Fragen und Antworten

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Welche Investitionen fallen bei einem satellitenbasierten System an?

Der Aufwand für ein Mautsystem ist nicht nur davon abhängig, wie viele Fahrzeuge der Mautpflicht unterliegen und wie groß und komplex das Netz der Mautstraßen ist, sondern auch welche System- und Leistungsbestandteile in dem betrachteten Mautsystem enthalten sind (automatische Erhebung, Einbuchungsverfahren, Kontrolleinrichtungen usw.). Des Weiteren wächst der Aufwand mit der Höhe der Anforderungen an, wie die Systemgenauigkeit und die Systemverfügbarkeit. Das in Deutschland aufgebaute Mautsystem kann als Beispiel für ein System bestehend aus vielen Komponenten dienen. Neben der automatischen Mauterhebung mit einer GNSS/CN-OBU sind auch Einrichtungen für Einbuchungssysteme vorhanden, deren Leistungsfähigkeit so ausgelegt ist, dass sie bei Nichtverfügbarkeit des automatischen Systems die aus den Fahrten aller Lkw generierte Buchungslast als Fallback-System bewältigen könnten. Auch alle Komponenten für die Kontrolle der ordnungsgemäßen Mautzahlung, also die automatischen Kontrollstellen, die stationären Kontrolleinrichtungen und die technischen Einrichtungen der mobilen Kontrollfahrzeuge und der Betriebskontrolle, gehören zum Umfang des deutschen Mautsystems. Ebenso wie technische Einrichtungen und Arbeitsplatzausrüstungen, die der Auftraggeber zur Strafverfolgung entdeckter Mautpreller, zur Überwachung der Tätigkeit des Mautbetreibers und zur gesetzlich vorgeschriebenen Datenhaltung benötigt. Mit rund 12.000 km Netzlänge umfasst das System derzeit weltweit die größte Menge an mautpflichtigen Straßen mit nur einem Straßenbetreiber.

Welche Arten von On-Board-Equipment (OBE) für satellitenbasierte Mautsysteme gibt es?

Der Preis für die OBU zur satellitenbasierten Mauterhebung ist durch die eingebauten Module und den Funktionsumfang höher im Vergleich zu Fahrzeuggeräten mit mikrowellenbasierter Mauterhebung. Dafür entfällt weitgehend die Notwendigkeit für eine straßenseitige Infrastruktur in Form von Erhebungsbaken und das mautpflichtige Straßennetz kann jederzeit flexibel und schnell erweitert werden. Das Fahrzeuggerät der Mikrowellenvariante antwortet lediglich auf die von der Mautbrücke empfangenen Signale und ist damit auf straßenseitige Infrastruktur angewiesen, die der wesentliche Kostentreiber in DSRC-Systemen ist. Es gibt verschiedene Ansätze zur satellitenbasierten Bemautung auf Basis einer On-Board-Unit (OBU). Grundsätzlich wird unterschieden zwischen zwei Fahrzeuggerät-Varianten zur satellitenbasierten Mauterhebung. Zu beiden Varianten gibt es im Detail etwas unterschiedliche Ausprägungen je nach Anbieter und lokalen Anforderungen. Die OBUs aller Alternativen sind aufgebaut aus Subkomponenten (Module für GPS, Mobilfunkkommunikation, Rechner, Speicher usw.), die in kostenoptimierten großen Stückzahlen auch für andere Anwendungen hergestellt werden. Der Preis für eine OBU wird aktuell im Wesentlichen durch die Summe der Kosten der Einzelkomponenten bestimmt. Erst mit zunehmender Zahl der Länder und Nutzer, die die Kombination dieser Technologien einsetzen, wird der OBU-Preis durch die Integration von Funktionen auf dedizierten Chips jenseits der Preisentwicklung der Einzelkomponenten sinken. Die vollumfängliche Alternative, das „Smart-Client-Fahrzeuggerät“ oder auch „Thick-Client-OBU“ genannt, bietet den größten Funktionsumfang. Dieses Gerät verfügt über eine hinterlegte digitale Mautstreckenkarte, ein Tarifmodell, Display-Anzeige sowie verschiedene andere Module. Es werden nur Daten der Nutzung von mautpflichtigen Straßen erhoben. Diese Art OBU informiert den Nutzer direkt über die anfallende Maut, kann interoperabel ausgestaltet und für Mehrwertdienste angewendet werden. Ein „Smart-Client“ bietet das höchste Maß an Datenschutz bei gleichzeitig vollständiger lokaler Transparenz für den Nutzer. Die zweite Variante, der „Dumb-Client“ oder auch als „Thin-Client-OBU“ bekannt, sendet kontinuierlich Positionsdaten an die Zentrale. Die Feststellung der Nutzung einer mautpflichtigen Straße und die Berechnung der Maut erfolgt in der Zentrale. Der Nutzer erhält von der OBU weder Informationen angezeigt, ob er sich auf einer mautpflichtigen Straße befindet, noch, was dafür zu bezahlen ist. Dies kann zu einer erhöhten Reklamationsrate und damit höherem Bearbeitungsaufwand führen. Ein weiterer Nachteil besteht in dem mangelhaften Schutz der Privatsphäre des Nutzers und in möglichen Verstößen gegen Datenschutzrichtlinien, da für jeden Zeitpunkt die Fahrzeugbewegungen und daraus ableitbare Daten ermittelt werden können. Bei dieser Variante stehen sehr geringe Einsparungen bei der OBU-Hardware (im Vergleich zum „Smart-Client“) deutlich höheren Kommunikationskosten gegenüber, die insbesondere bei Betrieb in mehreren Ländern (Interoperabilität, GSM-Roaming) teuer werden können. Dazwischen gibt es funktionell verminderte Lösungen, die gewisse Ausprägungen der „Thick-Client-OBU“ und der „Thin-Client-OBU“ miteinander kombinieren. Eine Lösungsvariante beispielsweise enthält eine digitale Karte und kann deshalb selbsttätig die zu bemautenden Straßen erkennen, die Berechnung der anfallenden Maut erfolgt allerdings in der Zentrale. Bei dieser Art einer OBU kann der Nutzer auch direkt von der OBU über die Nutzung einer mautpflichtigen Straße informiert werden, nicht jedoch sofort über die Höhe der angefallenen Maut. Grundsätzlich werden die Ausprägungen der Lösung auf die von Land zu Land unterschiedlichen lokalen Rahmenbedingungen und Anforderungen abgestimmt.

Steht der Nutzer eines satellitenbasierten Mautsystems unter ständiger Beobachtung – „Big Brother“- Effekt?

Während es bei Systemen mit straßenseitiger Infrastruktur und DSRC-Tags prinzipbedingt (1) immer notwendig und unvermeidlich ist, ein zentralseitiges Bewegungsprofil aller bemauteten Fahrzeuge zu erstellen, sofern sich diese auf einer mautpflichtigen Straße befinden, können erst smarte GNSS-Clients vollständigen Datenschutz bei gleichzeitig maximaler Nutzertransparenz herstellen. Der Schutz der privaten Sphäre ist ein besonders wichtiger Aspekt bei der Mauterhebung – sowohl aus rechtlicher Sicht als auch im Hinblick auf die Akzeptanz in der Öffentlichkeit. Eine oft geäußerte Befürchtung ist eine durchgängige und vollständige Überwachung aller Bewegungen der Nutzer durch die fortlaufende Ortung. Bei der „Smart-Client-OBU“ wird das mautpflichtige Straßennetz im lokalen Speicher der OBU hinterlegt. Der Abgleich mit der tatsächlich gefahrenen Strecke erfolgt schon in der OBU. Damit wird dort auch schon die Nutzung mautpflichtiger Straßen ermittelt und nur diese Daten werden an die Zentrale übertragen. Die „Smart-Client-OBU“ ermittelt selbsttätig auch noch die angefallene Maut. Damit ist es möglich, die OBU so zu betreiben, dass ausschließlich die aufgelaufenen Beträge von z. B. einem Tag oder einer Woche und deren Aufteilung auf die Tarife an die Zentrale übermittelt werden – also nur noch aggregierte Summen wie bei einer Stromrechnung. Alle Informationen über die Bewegung des Fahrzeugs bleiben dann in der OBU und können dort vom Nutzer vollständig eingesehen oder kopiert werden (vollständige Nutzertransparenz). Darüber hinaus ist es (bei Einwilligung des Nutzers) natürlich jederzeit möglich, die Detaildaten der mautpflichtigen Straßennutzung an die Zentrale zu übertragen und sie dem Nutzer in Form eines Einzelfahrtnachweises zur Verfügung zu stellen – ganz ähnlich wie dies heute bei Telefonrechnungen der Fall ist: nur die Summen auf dem Deckblatt einer Rechnung oder auch ein Nachweis einzelner Telefonate als Liste. Übertragen auf den Fall der Maut werden nur die Summe der Beträge pro Fahrzeug, Tarif und Abrechnungszyklus oder auch eine Liste der Fahrten angezeigt. In Deutschland gilt aus Gründen der Nachvollziehbarkeit die gesetzliche Bestimmung (Autobahnmautgesetz), die Fahrdaten dem Straßenbetreiber (Bund) zu übergeben. Grundsätzlich bestimmt jedes Land individuell, ob die Fahrdaten beispielsweise aus betrieblichen oder Verkehrsüberwachungsgründen für Prüf- und Statistikzwecke, anonymisiert oder nicht anonymisiert, mit oder ohne Zustimmung des Nutzers genutzt werden dürfen. Bei einer sogenannten „Dumb-Client-OBU“ werden tatsächlich laufend detaillierte Positionsdaten aus dem Fahrzeug an die Zentrale übermittelt, um die Bewegung auf dem Straßennetz nachvollziehen und die korrekte Maut berechnen zu können. Da der „Dumb-Client“ selbst nicht in der Lage ist, zwischen mautpflichtigen und mautfreien Straßen zu unterscheiden, werden auch Bewegungen auf nicht mautpflichtigen Straßen an die Zentrale gesendet. Erst die Zentrale erkennt die mautpflichtigen Straßen und filtert sie aus. Damit stehen bei diesem Systemansatz prinzipiell immer Informationen in der Zentrale zur Verfügung, welche erlauben, die Bewegung des Fahrzeugs nach Ort und Zeit nachzuvollziehen. Auch bei der zentralen Erkennungsmethode können die hohen Datenschutzanforderungen umgesetzt werden. Unter anderem werden die Positionsdaten verschlüsselt zur Abschnitterkennung an die Zentrale übertragen, welche unter erhöhten Zugriffschutzmaßnahmen betrieben wird. Die empfangenen Positionsdaten werden nach deren Verarbeitung gelöscht – eine dauerhafte Speicherung von Positionsdaten erfolgt nicht. (1) Bei DSRC-Tagging-Systemen erfolgt die Ermittlung der gefahrenen Strecke pro Fahrzeug zentralseitig, d. h., die Beobachtungen pro Bake werden zentralseitig den Fahrzeugen zugeordnet. Damit ist die Orts- und Zeitinformation eines jeden Kontakts eines Tags mit einer Bake in der Zentrale bekannt. Dies gilt nicht für DSRC-OBUs mit On-Board-Zahlkarte, allerdings sind hier (bei vergleichbarer Manipulationssicherheit) die Systemkosten in der Größenordnung von GNSS-Clients. Eine weitere Alternative kann durch Mautermittlung in der DSRC-Bake erreicht werden. Bei dieser Variante werden der ermittelte Betrag und Datum/Zeit der Erhebung zur Zentrale übermittelt.

Ist GPS ungenau? Sind GSM-Signale nicht überall verfügbar?

Das in Deutschland im Januar 2005 eingeführte erste satellitenbasierte Mautsystem hat mit 99,75 % eine sehr hohe Erfassungsquote (Anteil erkannter Straßenabschnitte). Ein wesentliches Differenzierungsmerkmal und eine Schlüsselqualifikation aus diesem Projekt sind die Erfahrungswerte und das Know-how, Positionsinformationen aus den GPS-Signalen optimal zu erzeugen und zu verarbeiten. Die Verfügbarkeit von hochempfindlichen GPS-Modulen in den letzten Jahren hat die Möglichkeiten, GPS-Signale zu empfangen, deutlich verbessert. Weitere Verfeinerungen werden in der Zukunft durch das europäische Satellitennavigationssystem Galileo erwartet. Eine flächendeckende Versorgung mit GSM ist nicht nötig. Im Falle der Nichtverfügbarkeit des GSM/GPRS-Netzes ist es möglich, die OBU so zu betreiben, dass die auflaufenden Beträge und Bewegungen des Fahrzeugs auf der OBU gespeichert werden und bei Verfügbarkeit des Mobilfunknetzes an die Zentrale gesendet werden. Zur Abdeckung längerfristiger Nichtverfügbarkeit des Mobilfunknetzes (Antennendefekt, Manipulation etc.) werden maximale Beträge und Zeiten festgelegt, nach deren Erreichung die OBU eine Störung signalisiert und der Nutzer verpflichtet ist, die Buchung über ein anderes Medium (Internet, Call-Center) durchzuführen und die OBU überprüfen zu lassen.

Kann die OBU-Funktionsfähigkeit durch Manipulation sowie Störung des GPS-Signals unterbrochen werden?

Zunächst ist die OBU mit Manipulationssensoren gegen mechanische Manipulation geschützt. Die in der OBU gespeicherten Daten sind in speziellen, manipulationsgeschützten Speicherbereichen verschlüsselt abgelegt, die Datenkommunikation mit der Außenwelt erfolgt verschlüsselt und mit Authentifizierung. Manipulationsversuche und außergewöhnliche Vorkommnisse, wie z. B. Abschalten der Stromversorgung, Gerätestörungen oder Ausfall der GPS-Versorgung, werden in einem Logfile gespeichert, an die Zentrale übertragen und dort mit Hilfe von Fraud-Detection-Systemen ausgewertet. Zusätzlich erfolgen in der Zentrale die Auswertung von redundanten Daten sowie erweiterte Plausibilitätsprüfungen, die Manipulationsversuche aufdecken. Eine Manipulation der GPS-Signale dahin gehend, dass die von der OBU aus den Signalen abgeleitete Position stets neben der realen Position liegt, ist extrem aufwändig und wurde auch noch nie beobachtet. Eine Empfangsblockade der Signale durch Störsender ist theoretisch denkbar, und zwar sowohl ortsfest wie auch fahrzeugbezogen. Längere fahrzeugspezifische Ausfälle werden von der OBU erkannt und als Störung an den Benutzer sowie den Betreiber gemeldet. Ortsfeste Störungen kann der Betreiber durch die ortsauflösende Auswertung von GPS-Störungsmeldungen erkennen, die im Rahmen der betrieblichen Optimierung standardmäßig durchgeführt wird. Danach können entsprechende Maßnahmen (Beseitigung, Spurensicherung) durch die zuständigen Behörden vorgenommen werden.

Sind satellitenbasierte Systeme in den Innenstadt-Bereichen verloren?

Die Erkennungsgenauigkeit hängt ohne weitere Maßnahmen vom Verhältnis der Größe der aufzulösenden Struktur zur GPS-Auflösung ab. Jedoch ist die Technologie heute ohne Probleme in der Lage, diese Grenze unterhalb der für Innenstadtbereiche relevanten Skalen zu drücken, wie es die überzeugende Funktionalität und Qualität der mannigfaltigen PNDs (Personal Navigation Devices) anschaulich demonstriert. Die hochgenaue Positionsbestimmung mit für die jeweilige Auflösung (auch Kosten )optimierten Verfahren ist eine der Schlüsselqualifikationen von Satellic. OBU-basierte GNSS-Verfahren werden zukünftig gerade in Innenstädten die Möglichkeit bieten, nutzungsproportionale Gebühren zu erheben. Die Einführung von City-Maut auf Basis eines satellitenbasierten Systems macht ökonomisch insbesondere dann Sinn, wenn die Plattform auch für andere (nationale) Mautschemata genutzt wird.

Sind Systeme mit obligatorischer OBU für temporäre Kunden geeignet?

Die Problematik der Wenignutzer in Form von nur sporadisch genutzten inländischen Fahrzeugen (Oldtimer) und ausländischen Fahrzeugen, die nur selten ins Land einfahren, trifft bei obligatorischer OBU beide Systemansätze, sowohl die satellitenbasierte als auch die mikrowellenbasierte Mauterhebung, in gleicher Weise. Eine Lösung hierfür erfordert Verteillogistik und die notwendigen Point-of-Sale-Kanäle für die Ausgabe und Rücknahme der OBUs inklusive der Abrechnung.  Es gilt, auch gelegentliche Nutzer des Straßenverkehrs nicht zu benachteiligen – insbesondere in Systemen mit einer OBU-Verbaupflicht.

Bei der Abwicklung temporärer Kunden spielt die Abwicklungszeit eine wesentliche Rolle, auch im Hinblick auf das EU-Recht, das einen diskriminierungsfreien Zugang für Ausländer regelt. So wird auf EU-Ebene beispielsweise die Servicedauer der Kundenprozesse wie die OBU-Ausgabe und -Rückgabe vorgegeben, dessen Anforderungen das deutsche Mautsystem umfänglich gerecht wird. Eine ergänzende Variante zur obligatorischen OBU bietet das deklarative Einbuchungssystem (eVignette mit kurzer Gültigkeit, ggf. gestaffelt nach Straßen, Zonen und Tageszeiten) an. Allerdings sind bei dieser Variante die Tarife nicht gebührenidentisch mit dem Erkennungsverfahren auf Satellitenbasis und ggf. sind höhere Tarife notwendig, um Missbrauch zu vermeiden.