Routing Server

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Entwurf - Stand 06.01.2025

Verwendet man die Waze-App, werden Routing-Algorithmen auf Waze-Servern verwendet, um den besten Weg für eine bestimmte Route zu einem bestimmten Zeitpunkt zu ermitteln. Die spezifischen Details der von den Waze-Servern verwendeten Routing-Algorithmen stehen der Öffentlichkeit nicht zur Verfügung, denn der Betrieb des Routing-Servers gilt als urheberrechtlich geschützt und als Wettbewerbsvorteil für Waze.

Die folgenden Informationen in diesem Artikel basieren auf Beobachtungen, Vermutungen zum Algorithmus und einigen von Waze-Mitarbeitern preisgegebenen Details.

Die Informationen auf dieser Seite können folglich unvollständig oder mittlerweile veraltet sein.

Clientbasiertes Routing

Die Berechnung einer optimalen Route ist eine komplexe Aufgabe. Die Waze-App verfügt zwar über einen Routing-Algorithmus, dieser wird jedoch nur verwendet, wenn keine Verbindung zu den Waze-Servern besteht. Clientbasiertes Routing verwendet nur zwischengespeicherte Kartenkacheln. Echtzeit-Verkehrsdaten, -Meldungen oder -Sperrungen werden nicht verwendet, da diese Informationen im Offline-Modus nicht verfügbar sind. Daher kann auch keine voraussichtliche Ankunftszeit berechnet werden.

Routing Anfragen

Wenn ein Anwender eine Routenberechnung mit einer Netzwerkverbindung startet, wird die Anforderung an die Waze-Server gesendet. Diese Route wird dann zurück an das Endgerät mit der Waze-App übertragen und angezeigt.

Die Routenanforderungen variieren je nach den für das Benutzerkonto auf dem Endgerät gewählten Einstellungen. Unter Navigation kann man wählen:

  • Ob mautpflichtige Straßen zugelassen oder vermieden werden sollen
  • Welche Maut- und HOV-Pässe, falls vorhanden, gelten sollen (einige Abschnitte sind nur für Inhaber des entsprechenden Passes zulässig)
  • Ob Fähren vermieden werden sollen
  • Ob Autobahnen vermieden werden sollen
  • Ob lange unbefestigte Straßen zugelassen, niemals zugelassen oder vermieden werden sollen
  • Ob schwierige Kreuzungen (Abbiegungen, die durch Knoten oder Kreuzungsboxen als „schwierig“ gekennzeichnet sind) vermieden werden sollen.
  • Fahrzeugtyp
    • Fußgängerzonen haben eine typspezifische Penalty.
    • Beschränkungen auf Segmenten erlauben oder verhindern das Durchfahren bestimmter Fahrzeugtypen.

Unterschiedliche Längen von Routen

Weglassen von Daten (Beschneidung, engl. Pruning)

Die Routing-Engine von Waze kann nicht jede mögliche Route für Langstrecken berechnen. Daher nimmt sie Vereinfachungen vor, indem sie in der Mitte längerer Routen Straßen mit niedrigerem Typisierung aus der Berechnung ausschließt. Dieser Effekt wird allgemein als Routenbeschneidung (Pruning) bezeichnet und kann bei leichter Verlängerung möglicherweise dazu führen, dass sich die Route drastisch ändert.

Bei Entfernungen über einem bestimmten Schwellenwert vom Ursprung oder Ziel einer Route werden Segmente mit niedrigerem Typ tendenziell nicht berücksichtigt. Es gibt Beschneidungsschwellenwerte mit vertraulichen, variablen, ansteigenden Werten für Straße, Hauptstraße und Landessstraßen.

Es gibt Hinweise darauf, dass Hauptstraßen nie beschnitten werden. Autobahnen und Rampen werden nie beschnitten. Der Beschneidungsmechanismus berücksichtigt eindeutig den Routing-Straßentyp, sodass eine Hauptstraße mit Routing-Straßentyp +1 beim gleichen Schwellenwert beschnitten würde wie eine Landesstraße.

XL-Routen

Vor dem Jahr 2018 war es nicht möglich, Routen mit reiner Länge von mehr als 1500 Kilometern berechnen zu lassen. 2018 wurde eine neue Technik eingeführt, die es erlaubt, extralange (XL) Routen zu berechnen. Dabei werden mehrere lange Routen zu einer extralangen Route zusammengefügt. Um Zeit zu sparen und Routen-Timeouts zu vermeiden, werden Anweisungen und Geometriedetails bei der ersten Berechnung in der Mitte der Route weggelassen, aber später generiert und angezeigt, während der Benutzer die Route entlangfährt. Abhängig von mehreren Faktoren wie Serverauslastung und Straßentypen können mit diesem Mechanismus transkontinentale Routen in Waze berechnet werden. Es ist auch bekannt, dass sich die oben erwähnte Beschneidung für XL-Routen (da es sich um Kombinationen kürzerer Routen handelt) bei diesen anders verhält, sodass in der Mitte extralanger Routen Straßen mit niedrigerer Typisierung angezeigt werden.

Aktuelle Segmentgeschwindigkeiten in Echtzeit

Die Routing-Server verwenden Echtzeit-Segmentgeschwindigkeiten (sofern von aktuellen Waze-App-Benutzern verfügbar) und kombiniert die durchschnittliche, historische Geschwindigkeit des Segments, aufgeteilt in 10-15-Minuten-Blöcke. Die Zeit zum Durchfahren eines Segments wird für jede Route aus einem Segment separat ermittelt. Wenn ein Segment beispielsweise nur mit einer Links- und einer Rechtsabbiegung endet, dann isoliert die Routing-Engine die Zeit durch das Segment, um links abzubiegen, und die Zeit durch das Segment, um rechts abzubiegen. Diese detaillierten Geschwindigkeitsinformationen sind proprietär und werden nicht im Waze-Karteneditor angezeigt.

Es ist bekannt, dass Waze bevorzugt Echtzeitinformationen zu Segmentgeschwindigkeiten verwendet als historische Durchschnittsgeschwindigkeiten. Außerdem nutzt Waze gemeldete Staus, um Routen um langsamen Verkehr herum zu erstellen. Die Geschwindigkeiten der letzten Wazer auf einer Straße werden bei der Routenberechnung für nachfolgende Wazer berücksichtigt, die auf derselben Strecke unterwegs sind.

Da die Anzahl und Dichte der Wazer zunimmt, werden diese Echtzeitdaten immer wichtiger. Diese Bedeutung ist teilweise eine Widerspiegelung des ursprünglichen Ziels von Waze, optimale Routen für Pendler zu erstellen. Auf wenig befahrenen Segmenten sind die historischen Durchschnittsgeschwindigkeiten jedoch eher relevant. Durch die Nutzung von Waze als GPS-Navigationsgerät auf weniger befahrenen Straßen werden die Durchschnittsgeschwindigkeiten auf Segmenten Straßen immer verlässlicher.

Da Waze die voraussichtliche Ankunftszeit auf einem Straßenabschnitt verwendet, um die voraussichtliche Geschwindigkeit auf diesem Abschnitt zu berechnen, verwendet es Echtzeitdaten, die nicht zu weit in der Zukunft liegen dürfen. Längere Fahrten (30 Minuten oder mehr) umfassen daher zukünftige Zeitfenster, für die bei der ersten Berechnung keine aktuellen Verkehrsdaten verfügbar waren. Im weiteren Fahrtverlauf führen alle verfügbaren Echtzeit-Verkehrsdaten dazu, dass in der App die Route und die voraussichtliche Ankunftszeit neu berechnet wird (ETA= Estimated Time of Arrival)

Durchschnittliche Geschwindigkeiten auf Segmenten

Wenn die durchschnittliche oder historische Geschwindigkeit auf Segmenten nicht stimmt, ist die Route möglicherweise nicht optimal. Das Löschen von Abschnitten zum Zurücksetzen der durchschnittlichen Straßengeschwindigkeit wird jedoch nicht empfohlen. Waze verwendet die Daten von anderen Benutzern der App, die durch die Segmente fahren, um die Durchschnittsgeschwindigkeiten zu aktualisieren, und häufig wird eine ungewöhnliche historische Straßengeschwindigkeit durch weitere Datenerfassung automatisch korrigiert. Wenn Waze dennoch bestimmter Segmente entlang einer Route nicht in die Berechnung einbezieht, kann eine Reihe anderer Gründe eine solche Situation verursachen:

Tageszeitabhängige Unterschiede

Folgendes Beispiel soll die tageszeitabhängigen Unterschiede verdeutlichen: Eine Straße wird von sehr vielen Anwendern um 17:00 Uhr befahren und die Durchschnittsgeschwindigkeit zu diesem Zeitpunkt beträgt nur 20 km/h. Um 10:00 Uhr hingegen herrscht nur wenig Verkehr und die Straße wäre bei einer Geschwindigkeit von 80 km/h die beste Wahl für eine Route. Wenn Waze nur über historische Geschwindigkeitsdaten ab 17:00 Uhr verfügt, wird davon ausgegangen, dass die Geschwindigkeit für den gesamten Tag nur im Bereich von 20 km/h liegt und wird diese Straße möglicherweise nicht für eine Route vorschlagen. Je mehr Anwender eine Routenberechnung über diese Straße zu unterschiedlichen Zeiten anfragen, kann Waze die Durchschnittsgeschwindigkeit zu dieser Zeit besser erfassen.

Verkleinertes Betrachtungsfenster

Wenn auf Segmenten ausreichend Geschwindigkeitsdaten aufgezeichnet wurden, verwendet Waze ein verkleinertes Betrachtungsfenster für Geschwindigkeiten, um die Durchschnittsgeschwindigkeit zum aktuellen Zeitpunkt besser bemessen zu können. Waze verwendet die Geschwindigkeit jedes Straßenabschnitts (in beide Richtungen) in Intervallen von nur 30 Minuten. Eine zweispurige Straße kann folglich an einem Tag bis zu 96 Durchschnittsgeschwindigkeiten aufweisen. Es kann davon ausgegangen werden, dass ein größerer Zeitraum (bis zu einem ganzen Tag) verwendet wird, wenn für einen einzelnen Zeitabschnitt nicht genügend Aufzeichnungen vorliegen. Da die Straße zu unterschiedlichen Zeiten häufiger befahren wird, schrumpft der Zeitabschnitt. Je nach Wochentag werden zusätzliche Informationen verwendet.

Es gibt keine Hinweise darauf, dass Waze Geschwindigkeiten für größere Zeitbereiche wie Monate oder sogar Jahreszeiten aufzeichnet. Es aktualisiert seine Durchschnittsgeschwindigkeiten jedoch relativ schnell, wenn sich saisonale Verkehrsmuster ändern.

Waze verwendet die durchschnittliche Straßenabschnittsgeschwindigkeit für den Zeitabschnitt, der zu der Zeit gilt, zu der ein Benutzer voraussichtlich an diesem Straßenabschnitt ankommt. Aufgrund dieses Zeitfensters schlägt Waze zu unterschiedlichen Tageszeiten unterschiedliche Routen vor. Dies hängt davon ab, wie viele Durchfahrtszeiten auf den Segmenten entlang der Route aufgezeichnet wurden. Wenn sie alle ungefähr zur gleichen Tageszeit aufgezeichnet werden, hilft das Zeitfenster jedoch nicht weiter. Beispiel, das die Problematik veranschaulicht: Liegen um 17:00 Uhr 1000 erfasste Geschwindigkeiten vor, jedoch um 10:00 Uhr nur zwei Messungen, wird die Durchschnittsgeschwindigkeit um 10 Uhr immer noch größtenteils auf Zeiten der um ca. 17 Uhr erfassten Daten liegen.

Verzögerungen bei Abbiegungen

Die Durchschnittsgeschwindigkeit eines Anwenders auf einem Straßenabschnitt kann sehr unterschiedlich sein, je nachdem, was am Ende des Segmentes passiert. Der Verkehr, der geradeaus weiter durch eine ampelgeregelte Straße fährt, kann durchaus zügig sein, während der Verkehr, der nach links abbiegt, sehr lange warten muss. Auf einer Autobahnausfahrtspur kann der Verkehr ebenfalls zügig sein, während der Verkehr auf weiteren Segmenten bereits staut.

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Waze kann die Durchschnittsgeschwindigkeiten des Verkehrs, der durch ein Segment führt, das aber in unterschiedliche Segmente weiterführt, separat erfassen. Dies wird von der Routing-Engine berücksichtigt.

Im ersten Diagramm ist folgendes dargestellt: Es werden unterschiedliche Zeiten für den Verkehr aufgezeichnet, der durch Segment 4 (Seg4) fließt, basierend auf den abgehenden Folgesegmenten. Es gibt dann zwei durchschnittliche Fahrzeiten für:

  • Segment 4 zur Kreuzung 2 (Jnct2) und im Anschluss Segment 5 (Seg5)
  • Segment 4 zur Kreuzung 2 (Jnct2) und im Anschluss Segment 6 (Seg6)

Der Verkehr, der sich auf Segment 4 staut und nach rechts auf Segment 6 abbiegt, hat keinen Einfluss auf die Routenführung für den Verkehr, der ebenfalls Segment 4 nutzt aber nach links auf Segment 5 abbiegt. Aus diesem Grund ist es wichtig, möglichst lange Segmentlängen vor Kreuzungen einzutragen, da Verkehrsstaus an einer Kreuzung für unterschiedliche Abzweigungen unterschiedlich beeinflussen können.

Um dieses Problem besser zu verstehen, stellen wir uns vor, wir fügen ein kurzes Segment 8 (Seg8) zwischen Segment 7 (Seg7) und Kreuzung 4 (Jnct4) hinzu (wie im rechten Diagramm dargestellt). Nehmen wir an, der Verkehr in Richtung Segment 10 (Seg10), staut sich bis Segment 7 (Seg7) zurück (kann offensichtlich durch die Kürze des Segmentes 8 auftreten). Da Segment 7 nur ein einziges Anschlusssegment (Seg8) hat, kann der Routing-Server nur eine einzige Durchschnittsgeschwindigkeit erfassen – er kann den Verkehr nicht mehr danach unterscheiden, wohin er nach Seg8 führt. Nun scheint der Durchgangsverkehr, der zu Segment 9 (Seg9) geht, für Waze durch Segment 7 langsamer zu werden, obwohl dies in Wirklichkeit nicht der Fall ist. Dies führt zumindest zu einer falschen ETA für die Routenführung und kann tatsächlich dazu führen, dass der Verkehr unnötig und weniger optimal über eine andere Route berechnet wird. Fazit: Bestehen an einer Kreuzung mehrere Richtungsoptionen, die Rückstaus für die unterschiedlichen Richtungen bedeuten könnten, ist entweder das Segment vor der Kreuzung so lang wie möglich einzutragen, oder es muss eine Kreuzungsbox (Junction Box) verwendet werden, die die Verzögerungen detaillierter erfassen kann.

Veraltete und ungewöhnliche Geschwindigkeitsbegrenzungen

Durchschnittsgeschwindigkeiten können sich im Laufe der Zeit ändern und aufgezeichnete Zeiten können ungewöhnlich oder falsch sein (und sehr lange falsch bleiben). Dies kann daran liegen, dass Benutzer ungenaue Geschwindigkeitsdaten aufzeichnen, indem sie beispielsweise zu Fuß gehen, Fahrrad fahren oder in ihrer Einfahrt stehen, während Waze geöffnet ist. Wenn Segmente kürzer als Segmentlänge/Minimum sind, sind sie möglicherweise auch nicht lang genug, um genaue Durchgangszeiten aufzuzeichnen. Es gibt einige Hinweise darauf, dass ungewöhnliche Straßengeschwindigkeiten und alte Straßengeschwindigkeiten verworfen oder zumindest nicht zur Berechnung der Durchschnittsgeschwindigkeiten von Straßen verwendet werden.

Neuberechnung

Wenn Waze eine Benachrichtigung über die Verkehrslage erhält, verwendet es die tatsächliche Geschwindigkeit der Straßen auf Ihrer Route und nicht die Durchschnittsgeschwindigkeit. Dies basiert auf Echtzeitsperrungen und automatischen Verkehrslageberichten – leichter, mäßiger, starker Verkehr oder völliger Stillstand. Manuelle Berichte über Staus und Unfälle dienen nur der Anzeige und ändern die Routenführung nicht.

Die voraussichtliche Ankunftszeit wird als Reaktion auf den Fortschritt eines Anwenders auf der Route und als Reaktion auf diese Echtzeit-Verkehrsbedingungen aktualisiert. Wenn die Echtzeit-Verkehrsbedingungen die angegebene Route deutlich verschlechtern als Alternativrouten, wird Waze eine automatische Neuberechnung durchführen. Die Vorteile davon werden gegen den tatsächlichen Aufwand einer Routenänderung abgewogen.

Ampeln und Verkehrsschilder

Waze kennt keine Standorte von Ampeln. Während einige GPS-Navigationssysteme Anweisungen wie „an der nächsten Ampel rechts abbiegen“ vorschlagen, sind die Informationen häufig unvollständig, falsch oder veraltet. Derzeit ist es nicht vorgesehen, dass Waze die Standorte von Ampeln kennt.

Waze berücksichtigt Ampeln und Stoppschilder, indem es deren Auswirkungen auf die Verkehrsgeschwindigkeit feststellt. Als Beispiel: Eine Ampel mit langen Wartezeiten: Der Straßenabschnitt, der zu dieser Ampel führt, weist eine niedrige Durchschnittsgeschwindigkeit auf. Wenn die Durchschnittsgeschwindigkeit (basierend auf der durchschnittlichen Wartezeit) niedrig genug wird, wird eine längere Route, die die Ampel vermeidet, zur bevorzugten Route. Dies wurde in der Praxis beobachtet und ist ein Beispiel für emergentes Verhalten. Waze ist nicht darauf programmiert, Ampeln zu vermeiden, aber es vermeidet langsame Straßen; wenn die Ampeln den Verkehrsfluss auf Segmenten verlangsamen, wird eine Route über diese Segmente von Waze nicht vorgeschlagen werden.

Einige Fahrer nehmen regelmäßig längere Routen – sogar durch Seitenstraßen –, um Stopps oder Ampeln zu vermeiden. Waze schlägt dies bekanntermaßen vor und kehrt auch dazu zurück, an Ampeln zu warten, bis bessere Informationen zur Durchschnittsgeschwindigkeit aus den Seitenstraßen gesammelt werden. Es ist zu beachten, dass dies aufgrund der oben beschriebenen Abbiegeverzögerungen möglicherweise nicht optimal ist.

Was sollte man tun, wenn die berechnete Route inkorrekt erscheint?

  1. Die Option zum Erstellen einer Alternativroute solle genutzt werden. Dies könnte Hinweise darauf geben, warum Waze die ursprüngliche Route vorgeschlagen hat.
  2. Eine fehlerhafte Route könnte an Problemen mit dem eingetragenen Straßennetz liegen: Im Karteneditor sind die Verbindungen der Straßen untereinander und auch Abbiegevorschriften zu überprüfen.
  3. Melde das Problem, mögliche Kommunikationswege sind:
    • Melde ein Kartenproblem in der App und antworte auf Kommentare dazu.
    • Nachricht mit Einzelheiten zur problematischen Route (Ursprung, Ziel und ein WME-Permalink) im Forum oder im lokalen Forum des Bundeslandes posten.
    • Dem Waze-Discord-Server der lokalen Community beitreten und das Problem dort melden. Dies führt üblicherweise zur schnellsten Antwort von lokalen Editoren.

Du bist der Fahrer

Waze wird nie erkennen können, ob eine Ampel für eine Geradeausspur gerade grün ist oder dass heute ein Feiertag ist. Waze wird entsprechende Vorschläge unterbreiten, welche Route unter durchschnittlichen Bedingungen die Beste ist und das kann Waze bereits sehr gut. Aber du bist der Fahrer und du bist derjenige, der am besten beurteilen kann, welche Strecke unter aktuellen Bedingungen die optimale ist.

Wenn jeder ausschließlich den Anweisungen von Waze folgen würde und nie eine neue Route fahren würde, würde Waze vielleicht nie lernen, dass eine andere Route möglicherweise die bessere ist. Durch die Aufzeichnung der Routen durch Waze, trägt jede Fahrt dazu bei, Waze für alle besser zu machen. Das gilt auch, wenn du meinst, du kennst bereits die besten Routen. Wahrscheinlich wirst du in einigen Fällen Recht haben und manchmal wird Waze die besseren Vorschläge unterbreiten und deinen Vorschlag nicht in Betracht ziehen. Aber es ist besser, herauszufinden, ob deine Routenvorschläge nicht die besseren sind, um damit ein optimiertes Routing zu erhalten - dazu muss Waze lernen und Daten von alternativen Routen erfassen. Wenn deine Route die Beste ist, wird sie auch anderen Waze-Nutzern vorgeschlagen werden, sie profitieren somit von der Weitergabe deiner Erfahrung.