NMEA 2000, un standard réseau d’avenir

NMEA 2000® (¹) est un standard de réseau de communication électronique conçu spécialement pour les navires de plaisance, selon une norme industrielle publiée par la National Marine Electronics Association (NMEA). Il a pour ambition de répondre à de nombreux besoins, nés de l’accroissement considérable des appareils électroniques embarqués, de la généralisation des ordinateurs et des MFDs (²) dotés d’applications de contrôle et de navigation de plus en plus sophistiquées. Il a également pour but d’assurer l’interconnexion d’appareils de fabricants et de marques diverses, permettant aux constructeurs de bateaux comme aux utilisateurs une grande liberté dans le choix de leurs instruments de navigation.

Basé sur le protocole Controller Area Network (ou CAN bus) développé par Bosch et Intel, utilisé depuis plusieurs décennies dans l’industrie automobile et l’automatisme, il permet la communication de tous les appareils répondant à la norme « NMEA 2000® Certified », quelqu’en soit le fabricant, par simple connexion sur le réseau. Conçu pour fonctionner dans des environnements rigoureux, NMEA 2000® utilise le principe d’une paire de fils différentiels dans un câblage standardisé, choisi pour son insensibilité aux parasites et permettant jusqu’à 200 mètres de longueur en milieux perturbés.

Principe

NMEA 2000® définit un nouveau protocole de communication en réseau à grande vitesse. Il peut accepter jusqu’à 50 appareils possédant chacun 254 adresses et des transferts de données jusqu’à 250 Kb/s. Il est multi-émetteurs/multi-récepteurs. Ce protocole utilise un format de message binaire compact (PGN), et emploie l’arbitrage de messages basé sur la priorité. Le système est de type Plug & Play, les périphériques sont identifiés par le système dès leur branchement (comme pour les ports USB d’un ordinateur). L’installation en est donc grandement simplifiée.

Un réseau NMEA 2000® permet aux appareils dotés d’un afficheur de recevoir les informations émises par les différents capteurs électroniques présents sur le réseau : antenne GPS, speedomètre, sondeurs, capteur de température, anémomètre, récepteur AIS, etc. Il permet d’afficher les données des capteurs numériques du moteur, compteur d’heures, compte-tours, ainsi que les niveaux des réservoirs de carburant et d’eau douce, sur des indicateurs numériques ou des appareils avec écran disposés n’importe où sur le bateau.

NMEA 2000® représente une évolution importante en comparaison du standard NMEA0183, 50 fois moins rapide, limité à un émetteur/4 récepteurs diffusant des messages série complexes (protocole ASCII), à travers un standard de câblage rarement respecté par les fabricants.

Le câblage

NMEA 2000® a approuvé un unique standard de câblage : DeviceNet. Seul ce type de câble peut bénéficier du label « NMEA 2000® Approved ». DeviceNet est associé à la technologie CAN bus dans l’industrie automobile pour le transfert des données.

Pour la marine, NMEA 2000® a défini trois tailles de câbles :

• Mini : le plus épais, pouvant supporter un courant d’alimentation jusqu’à 8 Ampères et une longueur pour les dorsales (backbones) jusqu’à 200 mètres.
• Micro : le plus fin, pouvant supporter jusqu’à 4 Ampères et une longueur pour les dorsales (backbone) jusqu’à 100 mètres.
• Drop (ou Spur) cable : utilisé uniquement pour le raccordement d’instruments, d’une longueur inférieure à 6 mètres.

Le câble « Mini » est principalement utilisé pour réaliser une dorsale pour des réseaux sur de grands navires (généralement supérieurs à 20 mètres), à laquelle viennent se connecter les instruments et capteurs avec des câbles « Drop/Spur ». Sur des navires plus petits, les réseaux sont entièrement composés de câbles et connecteurs « Micro » auxquels se raccordent les instruments et capteurs.La société Garmin fournit des explications très claires sur les connexions dans cette vidéo :

Format de message et PGNs

Dans le protocole NMEA 2000®, les messages sont envoyés par paquets. Chaque paquet est composé d’une en-tête de 8 bits de données qui indique l’appareil émetteur, le récepteur concerné (cela peut être tous), le niveau de priorité, et le PGN. Le Parameter Group Number (³) est un nombre de 6 caractères indiquant de quel type de message il s’agit, et donc comment doivent être interprétées les données pour déterminer les valeurs des champs de données qu’il contient. La NMEA vend la norme qui décrit comment décoder chaque message fournissant son PGN, cette information n’est donc pas rendue publique.

Les réseaux propriétaires

De nombreux fabricants ont créés leurs propres formats de communication : Simrad (SimNet), RayMarine (SeaTalk NG), Furuno (NavNet), Garmin (GMN), Stowe (Dataline 2000), Brunswick (SmartCraft), etc. Certains d’entre eux ont conçus des adaptateurs permettant de faire communiquer leurs appareils avec le réseau NMEA 2000®, mais pas tous. Il est donc important de consulter la liste des produits certifiés NMEA 2000® (⁴) si on souhaite intégrer un appareil à ce réseau.

Encore peu répandu au début des années 2010 sur les navires de plaisance inférieurs à 20 mètres, il ne fait aucun doute que le standard NMEA 2000® va de plus en plus intéresser les chantiers nautiques, français comme étrangers, qui installeront à la construction un câblage permettant d’offrir à leurs clients la liberté du choix des appareils de navigation. Un argument commercial supplémentaire dans un marché toujours plus concurrentiel. Un coup dur pour les fabricants qui privilégient des réseaux propriétaires enfermant leurs clients dans une marque unique. Un bénéfice pour les utilisateurs qui pourront changer, remplacer comme ils le veulent, leurs instruments au fil du temps.

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(¹) NMEA 2000® est une marque déposée de la National Marine Electronics Association.
(²) Multi-Fonctionnal Display, afficheur multifonctions.
(³) Parameter Group Numbers
(⁴) NMEA 2000® Certified Products
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