移动边缘网络是第五代移动通信系统重要的研究方向之一,其通过将存储、计算等功能迁移至无线网络边缘(如基站、用户),来拉近用户与内容或服务间的距离,从而减少端到端时延和回程链路流量。它具有两种典型场景:边缘缓存网络和边缘计算网络,分别通过将存储和计算资源下移到网络边缘,来实现内容的高效传输和保证业务的计算需求。然而,通信与缓存(或计算)资源相互影响,且边缘节点具有差异化的特征(如处理能力、负载状况等),给移动边缘网络的资源管理带来了挑战。如何实现不同类型资源的协同、多种节点间的协作是移动边缘网络亟待解决的一大关键问题。本文将开展面向移动边缘网络的资源管理研究,重点关注边缘缓存网络的接入控制和协作缓存,以及边缘计算网络的服务质量(Quality of Service,QoS)保障和负载均衡。主要研究成果归纳如下:1)边缘缓存网络联合的用户接入与缓存策略优化:针对边缘缓存网络,考虑无线信道质量、通信负载以及回程链路状况等因素,建立了平均时延最小化的用户接入与缓存策略的联合优化问题;然后,采用归约到设施选址问题的方法证明了该问题是非确定性多项式难问题(Non-deterministic Polynomial-hard Problem,NP-hard);并基于McCormick包络理论和拉格朗日部分松弛法提出了一种低复杂度的用户接入与缓存策略联合优化算法;仿真结果表明,与基于最大信干噪比接入且缓存最受欢迎的内容方案相比,所提方案能够减少22%的平均时延。2)基站与用户联合缓存网络的性能分析与协作缓存优化:针对基站与用户联合缓存网络,首先基于随机几何理论推导了考虑连接时长的平均遍历速率;其次,考虑基站与用户间的协作缓存,在该场景下基于随机几何理论推导了成功传输概率的闭式表达式;随后,建立了基站与用户协作缓存的非凸优化问题来最大化成功传输概率;通过将该问题转换为双凸优化问题和采用块坐标下降法进行求解,提出了基站与用户协作缓存策略;仿真结果表明所提算法能够得到更高的成功传输概率,且基站和用户未必都需要缓存最受欢迎的内容,二者协作能够实现更高的性能增益。3)基于QoS保障的边缘计算网络性能分析与资源分配:针对边缘计算网络,首先将任务处理过程建模为由通信队列和计算队列组成的两阶段串行队列模型,推导了边缘计算网络的有效容量,用于量化端到端统计QoS保障下的任务处理能力;其次,理论分析了带宽和计算资源在支持任务到达速率上呈现瓶颈效应,在保证端到端时延上呈现互补作用;基于所提出的有效容量,建立了统计QoS约束下的资源分配与用户接入联合优化问题;并采用归约到二维背包问题的方法证明了该问题是NP-hard;然后,基于交替方向乘子法(Alternating Directions Method of Multipliers,ADMM)提出了一种低复杂度的的资源分配与用户接入算法;仿真结果表明所提算法能够通过调整通信与计算资源的分配以及选择最优接入用户子集来实现QoS保障。4)基于节点协作的三层计算网络的卸载策略与资源分配:针对由终端、边缘节点和云计算节点组成的三层计算网络,考虑边缘节点的协作来实现计算负载均衡,首先在终端电池容量和网络资源约束下,建立了平均任务时长最小化的卸载策略与资源分配的联合优化问题;然后,采用归约到3-SAT问题的方法证明了该问题是NP-hard;并基于线性重构技术、ADMM和凸差算法,提出了一种卸载策略与资源分配的并行优化算法;仿真结果显示,所提算法能够以低复杂度得到一个近似最优解,其运行时间随着基站数目和终端数目的增加而缓慢增加,与不考虑边缘节点协作的方案相比,所提算法能够减少24%的任务时长。