EP2381425A1 - Device and method for creating toll data from anonymous locations - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von ortsanonymisierten Mautdaten aus den Ortsaufzeichnungen eines ortsaufzeichnenden Fahrzeuggeräts mit einer eindeutigen Kennung in einem Straßenmautsystem. Die Erfindung betrifft ferner einen Mautberechnungsserver und ein Fahrzeuggerät zur Durchführung dieses Verfahrens.The present invention relates to a method for generating location-anonymized toll data from the location records of a location-recording vehicle device with a unique identifier in a road toll system. The invention further relates to a toll calculation server and a vehicle device for carrying out this method.
Fahrzeuggeräte für Straßenmautsysteme werden auch als "onboard units" bzw. OBUs bezeichnet. OBUs, welche selbst ihren Ort bestimmen und aufzeichnen können, z.B. mittels eines Satellitennavigationsempfängers, gibt es derzeit in zwei verschiedenen Ausführungen: Sogenannte "thick client"-OBUs berechnen auf Grundlage von gespeicherten Mautkarten aus ihren Ortsaufzeichnungen ortsanonymisierte Mautdaten und senden diese z.B. über ein Mobilfunknetz an eine Zentrale des Stra-βenmautsystems, was eine aufwendige Distribution der Mautkarten an die OBUs und hohe Rechenleistung in den OBUs erfordert. Im Gegensatz dazu werten sogenannte "thin client"-OBUs ihre Ortsaufzeichnungen nicht selbst aus, sondern senden diese "roh" an die Zentrale, welche den Mautkartenabgleich ("map matching") vornimmt, um daraus Mautdaten zu erzeugen. "Thin client"-OBUs sind daher wesentlich einfacher und kostengünstiger aufgebaut, jedoch aus Sicht des Datenschutzes diskussionswürdig, weil die Zentrale des Straßenmautsystems die gesamten Ortsaufzeichnungen ("Bewegungsprofil") einer OBU erfährt, einschließlich von Aufenthalten an nicht-mautpflichtigen Orten.Vehicle devices for road toll systems are also referred to as "onboard units" or OBUs. OBUs that can themselves determine and record their location, e.g. by means of a satellite navigation receiver, there are currently two different versions: so-called "thick client" OBUs calculate based on stored toll cards from their location records location-anonymized toll data and send them e.g. via a mobile network to a center of the road-βenmautsystems, which requires a complex distribution of toll cards to the OBUs and high processing power in the OBUs. In contrast, so-called "thin client" OBUs do not evaluate their location records themselves, but send them "raw" to the central office, which makes the map matching to generate toll data. "Thin client" OBUs are therefore much simpler and less expensive, but worthy of discussion from a data protection point of view, because the road toll system's headquarters are aware of all the OBU's "movement profile", including stays in non-tolled locations.
In der
Aus der
Die Erfindung setzt sich zum Ziel, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und insbesondere ein Verfahren zum Erzeugen von Mautdaten für "thin client"-OBUs zu schaffen, welches verbesserten Datenschutz bzw. höhere Vertraulichkeit für den Benutzer bietet. Dieses Ziel wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.The invention aims to overcome the disadvantages of the prior art, and more particularly to provide a method for generating toll data for "thin client" OBUs, which offers improved privacy and / or higher confidentiality for the user. This object is achieved by a method having the features of claim 1.
Die Erfindung beruht auf einem völlig neuartigen, überraschend einfachen Konzept zur Realisierung von Datenschutz auf hardwarenahem Niveau ("privacy by design"): Die OBU wartet eine Zeitspanne ab, um dem Mautberechnungsserver ausreichend Zeit zu geben, die Mautdaten zu erstellen und die zugrundeliegenden Ortsaufzeichnungen zu löschen. Danach kann die OBU gefahrlos ihre Identität bzw. Kennung preisgeben, weil keine Ortsaufzeichnungen mehr im System vorliegen, die Rückschlüsse auf das Bewegungsprofil der OBU erlauben würden.The invention is based on a completely novel, surprisingly simple concept for realizing privacy by design. The OBU waits for a period of time to give the toll calculation server sufficient time to generate the toll data and the underlying location records Clear. Thereafter, the OBU can safely disclose their identity or identifier because there are no more location records in the system that would allow conclusions about the motion profile of the OBU.
Ein für die Erfindung besonders geeigneter Mautberechnungsserver zeichnet sich dadurch aus, daß er einen Pufferspeicher zur Aufnahme der Ortsaufzeichnungen und Mittel zum periodischen, bevorzugt täglichen, Löschen zumindest der ältesten Einträge des Pufferspeichers aufweist, um die Löschung der Ortsaufzeichnungen zu garantieren.A toll calculation server which is particularly suitable for the invention is characterized in that it has a buffer memory for recording the location records and means for periodically, preferably daily, deleting at least the oldest entries of the buffer memory in order to guarantee the deletion of the location records.
Ein für die Erfindung besonders geeignetes Fahrzeuggerät zeichnet sich durch Freigabemittel aus, welche nach Verstreichen einer vorgegebenen Zeitspanne die genannte Absenderkennung unter der Kennung des Fahrzeuggeräts versenden und damit dessen Identität preisgeben.A particularly suitable for the invention vehicle device is characterized by release means, which after the passage of a predetermined period of time, said sender identification send under the identifier of the vehicle unit and thus reveal its identity.
Die Erfindung gewährleistet somit auf einfache und für Benutzer und Systembetreiber transparente Art und Weise hardwarebedingte Vertraulichkeit für die sensiblen Ortsaufzeichnungsdaten. Ortsaufzeichnungen werden zentral nur so lange aufbewahrt, wie es wie für ihre Verarbeitung notwendig ist; anschließend werden sie automatisch gelöscht. Jegliche Bedenken hinsichtlich einer zentralen Nachverfolgbarkeit bzw. Erstellung eines Bewegungsprofils der Fahrzeuggeräte können dadurch ausgeräumt werden. Darüber hinaus verursacht die Erfindung keinen erhöhten Datenverkehr im Straßenmautsystem.Thus, in a manner that is simple and transparent to users and system operators, the invention provides hardware-based confidentiality for the sensitive location record data. Location records are stored centrally only for as long as necessary for their processing; afterwards they will be deleted automatically. Any concerns regarding a central traceability or creation of a movement profile of the vehicle equipment can be eliminated. In addition, the invention does not cause increased traffic in the road toll system.
Das Zuordnen der ortsanonymisierten Mautdaten zu der vom Fahrzeuggerät freigegebenen Kennung kann sowohl im Mautberechnungsserver als auch in der Zentrale erfolgen. Demgemäß bestehen weitere Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, daß das genannte Freigeben an den Mautberechnungsserver erfolgt, welcher die ortsanonymisierten Mautdaten der Kennung zuordnet und an eine Zentrale des Mautsystems sendet; oder daß das genannte Freigeben an eine Zentrale des Mautsystems erfolgt, welche die ortsanonymisierten Mautdaten vom Mautberechnungsserver erhält und der Kennung zuordnet.The assignment of the location-anonymized toll data to the identifier released by the vehicle device can take place both in the toll calculation server and in the central office. Accordingly, further variants of the method according to the invention are that the said releasing takes place to the toll calculation server which assigns the location-anonymised toll data to the identifier and sends it to a center of the toll system; or that the said releasing is done to a center of the toll system, which receives the location-anonymized toll data from the toll calculation server and assigns the identifier.
Falls gewünscht, können in jeder Ausführungsform die Ortsaufzeichnungen im Mautberechnungsserver vor dem Löschen mit dem öffentlichen Schlüssel einer externen Archivstelle verschlüsselt und an diese gesandt werden. Eine derartige Archivstelle sollte in der Art eines Treuhänders bzw. Notars für alle Beteiligten hohes Vertrauen genießen, d.h. sowohl für die Benutzer als auch den Systembetreiber, und kann damit in strittigen Fällen von jeder Seite konsultiert werden.If desired, in each embodiment, the location records in the toll calculation server may be encrypted and sent to the public key of an external archive location prior to being deleted. Such an archival holding, in the nature of a trustee or notary, should enjoy a high degree of trust for all concerned, i. for both the users and the system operator, and can therefore be consulted by any party in disputed cases.
Bevorzugt erfolgt das Senden und Freigeben vom Fahrzeuggerät aus über ein Funknetz, besonders bevorzugt ein Mobilfunknetz. Dadurch können z.B. herkömmliche "thin client"-OBUs eingesetzt werden, welche mit einem DSRC- oder Mobilfunk-Sendeempfänger ausgerüstet sind.The transmission and release preferably takes place from the vehicle device via a radio network, particularly preferably a mobile radio network. As a result, for example, conventional "thin client" OBUs can be used which are equipped with a DSRC or mobile radio transceiver.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Ortsaufzeichnungen eines Fahrzeuggeräts in Datenpaketen versandt, die jeweils mit gleichen Absenderkennungen versehen sind, was die Auswertung vereinfacht, da das Fahrzeuggerät hier - nach Abwarten der Zeitspanne bzw. Erhalt der Löschbestätigung - seine Kennung lediglich hinsichtlich einer einzigen Absenderkennung preisgeben muß.According to a further preferred embodiment of the invention, the location records of a vehicle unit are sent in data packets, which are each provided with the same sender IDs, which simplifies the evaluation, since the vehicle unit here - after waiting for the period or receipt of deletion confirmation - its identifier only with respect to a single Must disclose sender identification.
Alternativ können die Ortsaufzeichnungen eines Fahrzeuggeräts in Datenpaketen versandt werden, die mit wechselnden Absenderkennungen versehen sind. Dadurch kann auf der Übertragungsschnittstelle die Vertraulichkeit erhöht werden.Alternatively, the location records of a vehicle device can be sent in data packets that are provided with changing sender IDs. As a result, the confidentiality can be increased on the transmission interface.
Bevorzugt sind mit wechselnden Absenderkennungen versehene Datenpakete zusätzlich mit verketteten Paketkennungen versehen, welche ihre Zuordnung zueinander gestatten, wodurch das Fahrzeuggerät seine Kennung nur zur Absenderkennung des letzten Datenpakets freizugeben braucht.Preferably, data packets provided with alternating sender identifiers are additionally provided with linked packet identifiers which allow their association with each other, whereby the vehicle device needs to release its identifier only for the sender identification of the last data packet.
Die Kennung, durch welche sich ein Fahrzeuggerät identifiziert, kann sowohl eine Kennung des Fahrzeuggeräts selbst als auch eine dem Benutzer des Fahrzeuggeräts zugeordnete Kennung sein, z.B. eine Kennung eines Benutzerkontos zur Abrechnung von Mautgebühren im Straßenmautsystem.The identifier by which a vehicle device identifies can be both an identifier of the vehicle device itself and an identifier associated with the user of the vehicle device, e.g. an identifier of a user account for billing tolls in the road toll system.
Die zum Senden der Ortsaufzeichnungen an den Mautberechnungsserver verwendete Absenderkennung kann sowohl ein Zufallswert als auch ein frei vom Benutzer wählbarer Code sein, was die Transparenz für den Benutzer noch weiter erhöht.The sender identifier used to send the location records to the toll calculation server may be both random and user-selectable code, further increasing transparency for the user.
Das Verfahren der Erfindung eignet sich für alle Arten von selbstlokalisierenden Fahrzeuggeräten, auf welche Weise auch immer diese ihren Ort bestimmen, z.B. durch Erkennung von Landmarken oder Identifikation von Baken, an denen sich das Fahrzeuggerät orientiert. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Fahrzeuggerät in an sich bekannter Weise seine Orte mittels Satellitennavigation bestimmt, wofür z.B. GPS-gestützte "thin client"-OBUs herangezogen werden können.The method of the invention is suitable for all types of self-locating vehicular devices, however they may determine their location, e.g. by detection of landmarks or identification of beacons, which is based on the vehicle device. It is particularly advantageous if the vehicle device determines its locations in a manner known per se by means of satellite navigation, for which purpose e.g. GPS-based "thin client" OBUs can be used.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigeschlossenen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert, deren
Gemäß
Die OBU 1 ist von selbstlokalisierendem "thin client"-Typ und ermittelt fortlaufend, z.B. periodisch, ihren Ort, beispielsweise mit Hilfe eines Satellitennavigationsempfängers, und zeichnet die so ermittelten Orte ("position fixes") p1, p2, p3... (allgemein pi) in einem internen Ortsaufzeichnungsspeicher auf.The OBU 1 is of a self-locating "thin client" type and determines its location continuously, eg periodically, for example with the aid of a satellite navigation receiver, and records the so-determined positions (position fixes) p 1 , p 2 , p 3. (generally p i ) in an internal location record memory.
Jede OBU 1 ist mit einer eindeutigen Kennung OID im Stra-βenmautsystem versehen, beispielsweise einer eindeutigen Kennung der OBU 1 selbst und/oder ihres Benutzers bzw. eines Kontos des letzteren. In Kenntnis der Kennung OID einer OBU 1 und ihrer Ortsaufzeichnungen pi könnte auf das Bewegungsprofil einer OBU 1 geschlossen werden, was wie folgt verhindert wird.Each OBU 1 is provided with a unique identifier OID in the road toll toll system, for example a unique identifier of the OBU 1 itself and / or its user or an account of the latter. Knowing the identifier OID of an OBU 1 and its location records p i, it would be possible to deduce the movement profile of an OBU 1, which is prevented as follows.
Die Ortsaufzeichnungen pi der OBU 1 werden - auch wenn dies nicht zwingend ist - zur leichteren Handhabbarkeit auf einzelne Datenpakete 3 aufgeteilt. Die Datenpakete 3 können mit einer Paketkennung Pi (siehe
Die Ortsaufzeichnungen pi bzw. Datenpakete 3 werden in einem ersten Schritt 4 von der OBU 1 an einen Mautberechnungsserver 5 gesandt, beispielsweise über ein Mobilfunknetz, u.zw. unter einer von der Kennung OID verschiedenen, gleichsam "anonymen" Absenderkennung RID. Die Absenderkennung RID ist beispielsweise ein vom Benutzer frei gewählter Code oder ein von der OBU 1 zufällig generierter Wert. Alternativ könnte - wenn auch mit entsprechend verringerter Anonymität - eine temporäre Mobilfunknetz-Identifikation oder temporäre Internetadresse der OBU 1 als Absenderkennung RID verwendet werden.The location records p i or
Der Mautberechnungsserver 5 enthält eine "map matching"-Einrichtung 6, welche die empfangenen Ortsaufzeichnungen pi mautpflichtigen Orten, Strecken oder Gebieten aus einer Mautkartendatenbank 6' zuordnet und zugehörige Mautgebühren aus der Mautkartendatenbank 6' ermittelt. Aus den Mautgebühren der zu einer Absenderkennung RID empfangenen Ortsaufzeichnungen pi berechnet die "map matching"-Einrichtung 6 auf diese Weise "ortsanonymisierte" Mautdaten T, welche keinen Rückschluß mehr auf die einzelnen Ortsaufzeichnungen pi erlauben. Die Mautdaten T sind z.B. eine einzige Gebührensumme für alle Ortsaufzeichnungen pi aller Datenpakete 3 einer Absenderkennung RID.The
Der "map matching"-Einrichtung 6 des Mautberechnungsservers 5 ist ein Pufferspeicher 7 in Form eines Ringspeichers vorgeschaltet, in dem alle von OBUs 1 abgesandten Ortsaufzeichnungen pi bzw. Datenpakete 3 aufeinanderfolgend einlangen, um von der Einrichtung 6 abgearbeitet zu werden. Aufgrund der durchschnittlichen Arbeitsbelastung der Einrichtung 6 kann daher eine Zeitspanne festgelegt werden, innerhalb derer zu einem bestimmten Zeitpunkt im Pufferspeicher 7 eingelangte Ortsaufzeichnungen pi zu ortsanonymisierten Mautdaten T umgewandelt und durch das Einlangen von neuen Ortsaufzeichnungen automatisch gelöscht worden sind, letzteres z.B. wenn der Pufferspeicher 7 wie in
Falls einmal bei einer außergewöhnlich hohen Belastung des Ringspeichers 7 bzw. der "map-matching"-Einrichtung 6 Ortsaufzeichnungen pi unverarbeitet gelöscht werden sollten, kann die OBU 1 solche Ortsaufzeichnungen pi entweder automatisch oder auf Anfrage des Mautberechnungsservers 5 oder auf Anfrage der Zentrale 2 erneut übermitteln.If at an exceptionally high load on the
Falls gewünscht, kann der Mautberechnungsserver 5 die Ortsaufzeichnungen pi vor dem Löschen in einer vertrauenswürdig verschlüsselten Form zu Beweiszwecken archivieren, z.B. indem er sie mit dem öffentlichen Schlüssel einer Archivstelle 9 verschlüsselt und an diese sendet (Schritt 10). Der private Schlüssel der Archivstelle 8, welcher zum Entschlüsseln der Ortsaufzeichnungen pi notwendig ist, darf weder dem Benutzer noch dem Betreiber des Straßenmautsystems und nur dem Betreiber der Archivstelle 9 bekannt sein, welcher somit gleichsam als Notar bzw. Treuhänder für beide Seiten arbeitet.If desired, the
Der Mautberechnungsserver 5 sendet die berechneten Mautdaten T anschließend im Schritt 8 unter der Absenderkennung RID an die Zentrale 2.The
Auf der anderen Seite wartet die OBU 1 die genannte Zeitspanne ab (Schritt 11) und gibt anschließend ihre "Identität", d.h. ihre Kennung OID frei bzw. preis (Schritt 12). Die Freigabe erfolgt in
Ferner ist in
Wenn die einzelnen Datenpakete 3 untereinander verkettet sind, z.B. durch entsprechende gegenseitige Verweise in ihren Paketkennungen Pi, dann genügt es, wenn die OBU 1 im Schritt 12 nur die letzte Absenderkennung RIDi einer verketteten Datenpaketfolge mit ihrer Kennung OID identifiziert, weil der Mautberechnungsserver 5 aufgrund der Paketverkettungen die vorhergehenden Absenderkennung RIDi erschließen kann.If the
Alternativ könnte der Mautberechnungsserver 5 auch die zu verketteten Absenderkennungen RIDi fortlaufend auflaufenden Mautdaten Ti z.B. zu einer Gebührensumme akkumulieren und dabei stets nur die letzte Absenderkennung RIDi aufheben. Auch in diesem Fall genügt es, wenn die OBU 1 im Schritt 12 nur ihre letzte Absenderkennung RIDi mit ihrer Kennung OID identifiziert.Alternatively, the
Schließlich zeigt
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfaßt alle Varianten und Modifikationen, die in den Rahmen der angeschlossenen Ansprüche fallen.The invention is not limited to the illustrated embodiments, but includes all variants and modifications that fall within the scope of the appended claims.
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