近年来,无线通信网络中数据传输呈指数级增长,给无线通信系统带来了严峻挑战。如何应对数据流量的高速增长,优化内容传输,减少用户服务时延,已成为学术界和工业界的研究热点。云无线接入网（C-RAN）作为5G网络架构建设的关键技术之一,是一种高容量、低能耗、低成本的新型无线接入网架构。在云无线接入网络中主动缓存流行内容则能进一步提高服务质量和用户体验质量。D2D通信作为一种终端直接通信技术,可以实现两个邻近设备直接进行数据传输,避免数据经过基站的中转,是5G移动通信的关键技术之一。D2D通信方式加入缓存内容分发后,用户可以通过D2D通信方式从相邻用户获取所需内容,基站的覆盖范围得以有效扩展。本文基于C-RAN架构以及D2D通信技术,设计高效的边缘缓存与分发机制,论文的主要工作如下:1)基于典型云无线接入网架构,提出一种云边协同缓存机制。在该机制中,流行的内容被缓存在基带池模块（BBU）和远程射频模块（RRHs）上,利用BBU和RRHs的纵向协作,以及RRHs间的横向协作,进行内容缓存部署。本文以最小化平均传输时延为目标建立优化模型。首先基于内容访问量时间序列,利用自回归模型对未来访问量进行预测并计算出内容流行度。其次基于内容流行度分布特征,利用改进的遗传算法对该缓存部署问题进行求解。通过仿真实验,首先评估了自回归模型的预测效果。其次,在不考虑内容流行度预测精度的前提下,将本文的缓存部署方案与基本遗传算法（GA）,最流行缓存（MPC）,混合缓存（HC）以及随机缓存（RC）方案进行对比,本文方案的平均传输时延最多分别降低了33.3%,21.3%,37.6%以及49.7%。最后,将内容流行度的预测结果运用于缓存部署之中,验证了该求解机制的可行性。2)在边缘基站已部署缓存内容的基础上,提出一种用户移动场景下的缓存内容分发机制。用户的移动性使其从基站获取缓存内容的成功率与传输时延均得不到保障,因此本文提出一种D2D协助的分片缓存与分发机制。本文将基站以及基站通信范围内的所有移动用户均视为可能的传输源节点。首先基于节点间的相对距离和相对速度,将可能的传输源节点进行分类,提出一种规避风险思想的预测方法,预测各类传输源随时间变化的文件片传输速率,得到各传输源的文件片传输时间轴。基于预测的时间轴,按照一定的准则,合理安排传输源节点在指定时刻进行内容缓存或分发。仿真结果表明,本文提出的缓存内容分发机制能在提高缓存内容传输成功率的同时降低内容传输时延,对比随机节点传输方案,本文方案的传输成功率提高了13.7%～58.5%,平均传输时延降低了21.9%～53.4%。