随着无线通信网络中移动数据流量的爆炸式增长，单依靠网络中心资源池服务大量设备的云无线接入网架构在服务时延方面呈现出愈加显著的劣势。通过分布式的缓存、计算资源缓解网络前传链路负载是应对海量数据需求的一种重要途径。微蜂窝无线通信网络、设备间通信网络等边缘缓存使能的无线通信网络能够有效分散核心网的数据负载，降低服务时延的同时提升用户体验。然而受制于边缘接入点有限的缓存容量，如何设计有效的边缘缓存策略实现网络性能提升成为边缘缓存技术的研究热点之一。本文以微蜂窝无线通信网络为研究场景，分别对非协作缓存场景中优化缓存命中率及传输时延的缓存策略、协作缓存场景中提高缓存命中率的缓存策略、协作缓存场景中降低传输时延的缓存策略展开了研究和设计，主要研究工作包括：
　　1、针对非协作缓存场景中如何设计边缘小基站的缓存配置以提升网络平均缓存命中率、降低网络平均文件传输时延这两个问题，分别提出了最大化平均缓存命中率的非协作缓存策略和最小化平均文件传输时延的非协作缓存策略。利用非协作场景下边缘小基站间相互独立这一特性将最大化网络平均缓存命中率、最小化网络平均文件传输时延的优化问题等效分解为最大化每个小基站的平均缓存命中率、最小化每个小基站的平均文件传输时延等子优化问题之和，并通过分析计算给出了以上两个优化问题的闭合表达式最优解。同时证明了非协作边缘缓存场景下，最大化平均缓存命中率的缓存策略和最小化平均文件传输时延的缓存策略具有一致性。仿真结果表明，本文提出的非协作缓存策略能够显著提升系统的平均缓存命中率，同时降低平均文件传输时延。
　　2、针对协作缓存场景中如何设计边缘小基站的缓存配置以提升网络平均协作缓存命中率这一问题，提出了最大化平均缓存命中率的协作缓存策略。根据文件请求概率和小基站间协作传输关系对网络平均缓存命中率进行分析，通过将原始优化问题等效分解为若干个相互独立的子问题之和推导出闭合表达式最优解。同时提出根据小基站间的协作传输关系将网络建模为二维有向拓扑图，通过设计协作关系矩阵、缓存配置矩阵及请求概率矩阵建立原始优化问题的矩阵表达式，进而使用凸优化工具对该问题进行求解。仿真结果表明，本文提出的优化命中率的协作缓存策略能够实现优于随机缓存、最大流行度缓存等缓存策略的命中率性能，同时显著降低前传链路负载。
　　3、针对协作缓存场景中如何设计边缘小基站的缓存配置以降低网络平均文件传输时延这一问题，提出了最小化平均文件传输时延的协作缓存策略。根据小基站之间单位文件传输时延与主基站到小基站之间单位文件传输时延的相对大小建立边缘小基站之间的协作传输模型。由于协作缓存场景中针对时延的缓存策略优化问题难以求得闭合表达式最优解，提出了将原始的协作缓存策略优化问题转化为非协作缓存策略优化问题和有限次缓存替换的结合，以计算复杂度较低的二阶算法求解出传输时延近似最优的协作缓存策略。同时提出将协作网络建模为二维有向拓扑图，通过设计传输时延矩阵、缓存配置矩阵及请求概率矩阵建立原始优化问题的矩阵表达式，进而通过凸优化工具对该问题进行求解。仿真结果表明，本文提出的优化传输时延的协作缓存策略能够实现优于随机缓存、最大流行度缓存等缓存策略的平均文件传输时延性能及前传负载降低率性能。