Diese Arbeit besteht aus drei zusammengehörigen Essays, die eine theoretische Grundlage für Untersuchungen multilateraler Verhandlungen und strategischer Investitionen in drei unterschiedlichen Umgebungen liefert. Die vorgestellten Methoden werden angewandt um Entwicklungen in der eurasischen Gasversorgung zu analysieren. Der erste analytische Teil befasst sich mit multilateralen Verhandlungen zwischen Russland und den Transitstaaten für sein Gas, namentlich: Ukraine, Weißrussland und Polen. Es wird angenommen dass die beteiligten Länder heterogen sind und dass einige von ihnen nicht die Fähigkeit besitzen langfristige Zusagen zu machen. Wir wenden ein zweistufiges spieltheoretisches Konzept an um Verzerrungen in Investitionen in das Pipeline System, welches russisches Gas nach Westeuropa transportiert, zu analysieren. Unsere qualitative und quantitative Analyse liefert eine strategische Begründung für den Überschuss an gebauten Kapazitäten und erklärt Überinvestitionen in einige Teilstrecken und Unterinvestitionen in andere als ein Versuch ein Kräftegleichgewicht zu erzeugen. Der zweite Teil beschäftigt sich mit multilateralen Verhandlungen und der Etablierung von Bündnissen in der Gegenwart von externen Effekten. Wir untersuchen ob das Szenario zweier konkurrierender Versorgungsketten, nämlich der russischen und der kaspischen, wahrscheinlich ist oder ob sich eher ein Monopol in der Versorgung herausbildet. Im Besonderen gehen wir auf die Fragestellung ein, wie die Verhandlungsmacht der Beteiligten in diesem Netzwerk von der Struktur des bestehenden Netzwerks und seiner möglichen Änderungen abhängt. Wir zeigen auf, warum die Spieler im Gleichgewicht eine große Koalition bilden. Die dritte Studie richtet sich auf die Formation von Koalitionen in einem Umfeld mit verzögerten externen Effekten. Indem wir ein zweistufiges Spiel benutzen, untersuchen wir, wie die Unfähigkeit der Spieler zu einem langfristigen geteilten Gewinn beizutragen zu strategischen Verzerrungen in Investitionen führen kann. Wir finden heraus, dass Unter- und Überinvestitionen in der Zukunft wahrscheinlich sind, wenn die Spieler nicht in der Lage sein werden langfristige Beziehungen miteinander einzugehen. / This thesis consists of three related essays, which develop the framework to study multilateral bargaining and strategic investments under three different environments. The introduced novel methodologies are applied to analyze developments in the Eurasian gas supply chain. The first analytical part of the thesis concerns multilateral bargaining Russia and transiters for its gas, Ukraine, Belarus, and Poland. The players are assumed to be heterogeneous, some lacking the ability to make long--term commitments. We apply a two stage game to analyze distortions of investments into the pipeline system supplying Russian natural gas to Western Europe. Our qualitative and quantitative analysis provides a strategic rational behind excess capacities, which were built, and explains overinvestment on some tracks and underinvestment on others as an attempt to create countervailing power. The second part of the thesis deals with multilateral bargaining and coalition formation issues in the presence of externalities. We study whether two competing supply chains, Russian vs. Caspian, are likely to be formed or monopoly supply will be organized. We quantify the strategic value of different investment options. In particular, we examine how the bargaining power of the network players depends on the architecture of the existing network and its possible extensions. We show why the players form a grand coalition in equilibrium. The third study focuses on coalition formation and bargaining in the environment with externalities under the hold-up. Using a two stage game we study how the inability of players to commit to long-term profit sharing may lead to strategic distortions in investments. We find that underinvestment and overinvestment are likely to happen in the future, if the players will not be able to build stable long-term relation. The main contribution of the work is in developing a new methodology to study multilateral bargaining and strategic investment problems and in confronting the theory with the real world experience.

Present-day and future network protocols that include and implement Forward Error Correction are configurable by internal parameters, typically incorporating expert knowledge to set up.We introduce a framework to systematically, objectively and efficiently determine parameters for Random Linear Network Codes (RLNC). Our approach uses an unbiased, consistent simulator in an optimization loop and utilizes a customizable, powerful and extendable parametric loss function. This allows to tailor existing protocols to various use cases, including ultra reliable, low latency communication (URLLC) codes. Successful configurations exploring the search space are under evolutionary pressure and written into a database for instant retrieval. We demonstrate three examples, Full Vector Coding, tail RLNC, and PACE with different focus for each.

The aim of this thesis is to investigate the dynamical behaviors of spatially extended systems with fluctuating time delays. In recent years, the study of spatially extended systems and systems with fluctuating delays has experienced a fast growth. In ubiquitous natural and laboratory situations, understanding the action of time-delayed signals is a crucial for understanding the dynamical behavior of these systems. Frequently, the length of the delay is found to change with time. Spatially extended systems are widely studied in many fields, such as chemistry, ecology, and biology. Self-organization, turbulence, and related nonlinear dynamic phenomena in spatially extended systems have developed into one of the most exciting topics in modern science. The first part of this thesis considers the discrete system. Diffusively coupled map lattices with a fluctuating delay are used in the study. The uncoupled local dynamics of the considered system are represented by the delayed logistic map. In particular, the influences of diffusive coupling and fluctuating delay are studied. To observe and understand the influences, the results for the considered system are compared with coupled map lattices without delay and with a constant delay as well as with the uncoupled logistic map with fluctuating delays. Identifying different patterns, determining the existence of traveling wave solutions, and specifying the fully synchronized stable state are the focus of this part of the study. The Lyapunov exponent, the master stability function, spectrum analysis, and the structure factor are used to characterize the different states and the transitions between them. The second part examines the continuous system. The delay is introduced into the reactionterm of the Fisher-KPP equation. The focus of this part of study is the time-delay-induced Turing instability in one-component reaction-diffusion systems. Turing instability has previously only been found in multiple-component reaction-diffusion systems. However, this work demonstrates with the help of the stability exponent that fluctuating delay can result in Turing instability in one-component reaction-diffusion systems as well. / Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung der Einflüsse der zeitlich fluktuierenden Verzögerungen in räumlich ausgedehnten diffusiven Systemen. Durch den Vergleich von Systemen mit konstanter Verzögerung bzw. Systemen ohne räumliche Kopplung erhält man ein tieferes Verständnis und eine bessere Beschreibungsweise der Dynamik des räumlich ausgedehnten diffusiven Systems mit fluktuierenden Verzögerungen. Im ersten Teil werden diskrete Systeme in Form von diffusiven Coupled Map Lattices untersucht. Als die lokale iterierte Abbildung des betrachteten Systems wird die logistische Abbildung mit Verzögerung gewählt. In diesem Teil liegt der Fokus auf Musterbildung, Existenz von Multiattraktoren und laufenden Wellen sowie der Möglichkeit der vollen Synchronisation. Masterstabilitätsfunktion, Lyapunov Exponent und Spektrumsanalyse werden benutzt, um das dynamische Verhalten zu verstehen. Im zweiten Teil betrachten wir kontinuierliche Systeme. Hier wird die Fisher-KPP Gleichung mit Verzögerungen im Reaktionsteil untersucht. In diesem Teil liegt der Fokus auf der Existenz der Turing Instabilität. Mit Hilfe von analytischen und numerischen Berechnungen wird gezeigt, dass bei fluktuierenden Verzögerungen eine Turing Instabilität auch in 1-Komponenten-Reaktions-Diffusionsgleichungen gefunden werden kann

The aim of this thesis is to investigate the dynamical behaviors of spatially extended systems with fluctuating time delays. In recent years, the study of spatially extended systems and systems with fluctuating delays has experienced a fast growth. In ubiquitous natural and laboratory situations, understanding the action of time-delayed signals is a crucial for understanding the dynamical behavior of these systems. Frequently, the length of the delay is found to change with time. Spatially extended systems are widely studied in many fields, such as chemistry, ecology, and biology. Self-organization, turbulence, and related nonlinear dynamic phenomena in spatially extended systems have developed into one of the most exciting topics in modern science. The first part of this thesis considers the discrete system. Diffusively coupled map lattices with a fluctuating delay are used in the study. The uncoupled local dynamics of the considered system are represented by the delayed logistic map. In particular, the influences of diffusive coupling and fluctuating delay are studied. To observe and understand the influences, the results for the considered system are compared with coupled map lattices without delay and with a constant delay as well as with the uncoupled logistic map with fluctuating delays. Identifying different patterns, determining the existence of traveling wave solutions, and specifying the fully synchronized stable state are the focus of this part of the study. The Lyapunov exponent, the master stability function, spectrum analysis, and the structure factor are used to characterize the different states and the transitions between them. The second part examines the continuous system. The delay is introduced into the reactionterm of the Fisher-KPP equation. The focus of this part of study is the time-delay-induced Turing instability in one-component reaction-diffusion systems. Turing instability has previously only been found in multiple-component reaction-diffusion systems. However, this work demonstrates with the help of the stability exponent that fluctuating delay can result in Turing instability in one-component reaction-diffusion systems as well. / Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung der Einflüsse der zeitlich fluktuierenden Verzögerungen in räumlich ausgedehnten diffusiven Systemen. Durch den Vergleich von Systemen mit konstanter Verzögerung bzw. Systemen ohne räumliche Kopplung erhält man ein tieferes Verständnis und eine bessere Beschreibungsweise der Dynamik des räumlich ausgedehnten diffusiven Systems mit fluktuierenden Verzögerungen. Im ersten Teil werden diskrete Systeme in Form von diffusiven Coupled Map Lattices untersucht. Als die lokale iterierte Abbildung des betrachteten Systems wird die logistische Abbildung mit Verzögerung gewählt. In diesem Teil liegt der Fokus auf Musterbildung, Existenz von Multiattraktoren und laufenden Wellen sowie der Möglichkeit der vollen Synchronisation. Masterstabilitätsfunktion, Lyapunov Exponent und Spektrumsanalyse werden benutzt, um das dynamische Verhalten zu verstehen. Im zweiten Teil betrachten wir kontinuierliche Systeme. Hier wird die Fisher-KPP Gleichung mit Verzögerungen im Reaktionsteil untersucht. In diesem Teil liegt der Fokus auf der Existenz der Turing Instabilität. Mit Hilfe von analytischen und numerischen Berechnungen wird gezeigt, dass bei fluktuierenden Verzögerungen eine Turing Instabilität auch in 1-Komponenten-Reaktions-Diffusionsgleichungen gefunden werden kann