Radtke, Malin (2026) Online Meta-Modeling of Communication Networks in Cyber-Physical Energy System Simulations. PhD, Universität Oldenburg.

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Abstract

Cyber-physische Energiesysteme (CPES) sind zunehmend auf Kommunikationsnetze angewiesen, weshalb eine gemeinsame Analyse von Energie- und Kommunikationssystemen, etwa in Co-Simulationen, nötig ist. Detaillierte Netzsimulationen sind rechnerisch aufwendig, vereinfachte analytische Modelle oft ungenau - ein Zielkonflikt bei großskaligen Parameterstudien. Diese Arbeit stellt ein zur Ausführungszeit trainiertes Meta-Modell vor, das detaillierte Kommunikationsnetzsimulationen approximiert. Es überwacht kontinuierlich seine Prognosegenauigkeit und ersetzt die Detailsimulation dynamisch bei ausreichender Güte, wodurch die Laufzeit sinkt. Grundlage sind eine strukturierte, technologieunabhängige Abstraktion von CPES-Kommunikationsmodellen sowie ein diskret-ereigniskompatibles Approximationsmodell mit Online-Anpassungsfähigkeit. Die Evaluation zeigt: Das Meta-Modell übertrifft analytische Modelle bei der Verzögerungsapproximation und reduziert die Ausführungszeit erheblich.

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Online-Metamodellierung von Kommunikationsnetzen in Simulationen Cyber-Physischer Energiesysteme

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Cyber-Physical Energy Systems (CPES) increasingly depend on communication networks, requiring joint analysis of energy and communication systems, e.g. via co-simulation. Detailed network simulations are computationally expensive, while simplified analytical models often lack accuracy - a key trade-off for large-scale parameter and what-if studies. This thesis introduces an online-trained meta-model approximating detailed communication network simulations at runtime. It continuously monitors its own prediction accuracy and substitutes the detailed simulation once sufficient confidence is reached, reducing runtime. The approach relies on a structured, technology-agnostic representation of CPES communication scenarios and a discrete-event-compatible approximation model capable of online adaptation. Evaluation shows a favorable accuracy-efficiency trade-off: the meta-model outperforms analytical models in delay approximation while reducing execution time, enabling scalable CPES analysis.

Item Type:	Thesis (PhD)
Uncontrolled Keywords:	Cyber-physische Energiesysteme, Co-Simulation, Meta-Modellierung, Kommunikationsnetze, Online-Lernen
Divisions:	School of Computing Science, Business Administration, Economics and Law > Department of Computing Science
Date Deposited:	22 Jul 2026 08:40
Last Modified:	22 Jul 2026 08:40
URI:	https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/7480
URN:	urn:nbn:de:gbv:715-oops-75610
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