Intégrer les tablettes aux instruments du bord : les passerelles Wi-Fi

Depuis plusieurs années déjà il est possible d’intégrer les iPads et autres appareils mobiles en Wi-Fi aux instruments du bord. Cela permet aux applications de navigation, non seulement de recevoir toutes les données des capteurs : speedomètre, anémomètre, sondeur, AIS, etc, mais aussi d’envoyer leurs propres données de navigation aux instruments, comme, par exemple, pour contrôler un pilote automatique.

Cette intégration passe par des appareils appelés « passerelles » ou « routeurs » qui se connectent aux réseaux des instruments, reçoivent les données circulant sur ces réseaux, et les émettent en Wi-Fi aux tablettes et autres smartphones. Certaines applications de navigation sont développées pour pouvoir traiter ces données et ainsi transformer les appareils mobiles en véritables centrales de navigation.

Exprimé de cette façon, cela semble au premier abord relativement simple. En réalité, on est rapidement confronté à la multiplicité des réseaux et des protocoles de communication utilisés par les fabricants d’électronique de marine depuis de nombreuses années : SeaTalk1, SeaTalkNG, SimNet, TopLine, Micronet, NMEA0183, NMEA2000, et j’en oublie peut-être. De quoi attraper de sérieux maux de tête !

Heureusement, les fabricants de ces passerelles ce sont efforcés de répondre aux multiples cas de figure rencontrés avec les instruments de toutes marques et surtout de toutes générations. En effet de nombreux bateaux sont encore équipés d’instruments datant de plusieurs décennies associés à de plus récents, et de marques différentes, donc avec des systèmes de communication différents.

C’est la raison pour laquelle ces passerelles Wi-Fi sont généralement des émetteurs-récepteurs multicanaux appelés multiplexeurs, pouvant traiter simultanément les données NMEA0183 (¹) provenant de plusieurs instruments, les données provenant d’un réseau NMEA2000 (²), et parfois les données SeaTalk1 des instruments Raymarine d’anciennes générations. Toutes ces données sont transformées en un seul flux exporté vers le module Wi-Fi, une sortie USB, parfois d’autres ports NMEA0183. Les données sont traduites à la volée d’un protocole dans le (ou les) autre(s). De plus la communication peut être bi-directionnelle, ce qui permet aux applications de navigation de renvoyer sur le module Wi-Fi leurs propres données, soit pour contrôler un pilote, soit pour alimenter un traceur ou encore des répétiteurs, quel que soit leur marque et leur protocole de communication.

A ma connaissance, le premier multiplexeur digne de ce nom fut le iMuX de Brookhouse à l’automne 2010. Cet appareil, assez proche du bricolage amateur, permettait déjà de connecter plusieurs instruments NMEA0183 et éventuellement SeaTalk1. Malheureusement, son manque de fiabilité et une commercialisation chaotique en France ne lui ont pas apporté un franc succès. Depuis lors plusieurs appareils dédiés à la plaisance ont fait leur apparition, un micro-marché servi parfois par de petites structures dont la pérennité n’est pas toujours assurée.

Quelques exemples

J’ai sélectionné quatre passerelles répondant au critère principal de supporter le protocole NMEA 2000. Cela permet de connecter tous les instruments conçus depuis une dizaine d’années par les marques majeures de la plaisance : Raymarine, B&G, Simrad, Garmin, Furuno, etc. Toutes les passerelles ne supportent pas forcément les protocoles des instruments plus anciens, le choix est donc à faire en fonction de la combinaison d’instruments présents à votre bord. A contrario, rien ne sert de choisir une passerelle supportant le protocole SeaTalk1 si vous ne possédez pas la gamme ST60 ou antérieure de Raymarine.

• Digital Yacht NavLink 2

Le NavLink 2 supporte uniquement le protocole NMEA 2000. C’est aussi le routeur Wi-Fi le plus simple à installer. Il crée son propre point d’accès Wi-Fi et supporte les modes TCP (connexion à un seul appareil mobile) et UDP (connexions multiples). Il se configure en mode « Point d’Accès » (par défaut) ou « Client » d’un réseau Wi-Fi existant. On peut lui connecter jusqu’à 7 appareils en Wi-Fi. Il traduit à la volée les données NMEA 2000 entrantes en données NMEA0183 émises via Wi-Fi, et inversement pour les données reçues des applications mobiles.

La configuration est réduite à sa plus simple expression : il contient une page web intégrée accessible avec n’importe quel navigateur, permettant de modifier le mode réseau, de modifier le mot de passe Wi-Fi de l’appareil, le canal Wi-Fi, et de sélectionner le mode UDP ou TCP. On peut ouvrir une fenêtre pour visualiser les données NMEA0183 qui transitent. Enfin l’interface permet de faire la mise à jour du firmware interne.

Le NavLink 2 est seulement résistant à l’eau, norme IP54 (³) et doit donc être installé au sec. C’est l’appareil idéal pour les installations basiques, mais qui ne répondra qu’à des besoins simples, de préférence un réseau NMEA 2000 d’une même marque, et des applications mobiles ne retournant que des données NMEA0183 standard.

• Actisense W2K-1

Comme le routeur précédent, le W2K-1 supporte uniquement le NMEA 2000. Cependant il traduit les données NMEA 2000 en NMEA0183 de façon bi-directionnelle et simultanée sur 3 serveurs (3 ports) différents configurables, le tout diffusé via Wi-Fi. Il supporte les modes TCP et UDP qui peuvent être affectés indifféremment à chacun des serveurs. Le W2K-1 crée son propre point d’accès Wi-Fi, mais peut aussi être intégré comme client d’un réseau Wi-Fi existant. Il transmet les données jusqu’à 150 Mbps à une fréquence radio de 2,4 GHz. Cela convient parfaitement au très haut débit du protocole NMEA 2000. Il est équipé d’une SD Card de 8 Go permettant d’enregistrer les données circulant pour une analyse ultérieure, de 4 à 100 jours selon le nombre d’instruments connectés et donc le volume des données traitées. La configuration et les mises à jour du firmware s’effectuent par une interface web interne accessible avec n’importe quel navigateur. Le point d’accès Wi-Fi supporte jusqu’à 4 connexions simultanées (4 appareils mobiles).

Cerise sur le gâteau : l’appareil est totalement étanche, norme IP67 (³). Une passerelle particulièrement adaptée aux environnements humides des bateaux de régate et de course au large, équipés d’instruments généralement très récents.

• Yacht Devices YDNR-02N

Ce routeur Wi-Fi est un multiplexeur supportant les protocoles NMEA 2000, NMEA0183 et SeaTalk1. Il crée son propre point d’accès Wi-Fi et peut aussi s’intégrer en mode client à un réseau Wi-Fi existant. Il convertit en bi-directionnel les données entre les trois protocoles supportés. En mode « Point d’Accès » il autorise jusqu’à 3 connexions simultanées sur 3 serveurs parallèles. Chaque port (serveur) permet 3 connexions en mode TCP ou illimitées en mode UDP. Il possède un puissant système de filtres des données en sortie, ce qui permet de s’adapter aux capacités des applications mobiles.

Le YDNR-02N intègre un serveur web étendu permettant, une complète configuration des 2 ports d’entrée/sortie NMEA0183, du port SeaTalk, et des filtres des données. De plus, une page web de jauges de mesure permet de gérer le module de commutation numérique et de visualiser en temps réel les données du navire à l’aide d’un navigateur web sur un ordinateur, un ordinateur portable, une tablette ou un smartphone. Le fin du fin, si vous avez accès au réseau Wi-Fi de votre bateau via Internet, les jauges web peuvent constituer une solution efficace pour surveiller et gérer votre bateau.

Le logiciel gratuit CAN Log Viewer, disponible sur le site du fabricant (Windows, Linux et MacOS) permet de visualiser les messages et les données NMEA 2000 et J1939 en temps réel, de configurer les périphériques NMEA 2000 et de mettre à jour le firmware de l’appareil.

Ce routeur plus technique que les deux précédents sera aussi plus complexe à mettre en œuvre, mais en contrepartie il s’adaptera à des configurations d’instruments hétérogènes. Un défaut : le boitier est étanche, mais pas la rampe des connecteurs..

• MiniPlex-3Wi-N2K

Ce multiplexeur représente le « couteau suisse » des passerelles Wi-Fi.  Apparu en 2016, la société ShipModul a depuis procédé à plusieurs améliorations du firmware pour en faire le routeur à tout faire, ou presque. Il possède un connecteur NMEA 2000, 4 ports d’entrée NMEA0183 dont un convertible SeaTalk1, 2 ports de sortie NMEA0183, un connecteur USB et le module Wi-Fi. Comme les précédents il crée son propre point d’accès Wi-Fi et peut être configuré en mode « client » d’un réseau Wi-Fi existant. Il fonctionne en TCP ou en UDP et accepte 5 connexions simultanées (4 UDP + 1 TCP). Il traduit simultanément les trois protocoles en bi-directionnel en utilisant des buffers (mémoires tampons) pour réguler les transferts. De plus, tous les ports NMEA0183 sont à débits réglables, de 4800 à 57600 en entrée, et jusqu’à 115200 bauds en sortie. Il dispose de filtres très puissants pour la régulation des données en sortie, et ainsi éviter les overflow (surcapacité des buffers).

Contrairement aux routeurs précédents, la configuration se fait uniquement à partir d’un utilitaire disponible au téléchargement sur le site du fabricant (Windows et MacOS). Une interface web est également présente dans l’appareil, mais elle sert uniquement à l’administration des caractéristiques internes de l’appareil et des modes de communication réseau.

Le boitier est en ABS ignifugé, mais non étanche. Il convient donc de l’installer dans un endroit sec et abrité. C’est aujourd’hui en France l’appareil le plus souvent installé, surtout sur les voiliers d’occasion, car il permet de gérer tous les cas de figure et permet une configuration très fine des flux de données.

Ces quatre appareils ne sont évidemment pas exhaustifs, mais ils représentent un échantillon de ce qui se fait de plus fiable aujourd’hui, testés avec une majorité d’applications par les fabricants.

–––
(¹) Voir NMEA dans le Glossaire, et aussi Le câblage NMEA 0183, pas si simple !
(²) Voir NMEA 2000 dans le Glossaire, et aussi NMEA 2000, un standard réseau d’avenir
(³) Indices de protection IP :

 

 

 

 

 

 

 

 

–––