随着智能手机和移动设备的普及,移动多媒体数据流量显著增长态势。通过在网络中间节点缓存热门内容可以有效的分担蜂窝网数据流量压力。之前有大量的工作研究了如何利用网络中的缓存资源,并揭示了缓存的性能很大程度取决于缓存策略的选择。在本文中,我们研究了一个三层异构网络模型中用户端和中继基站端的联合缓存设计问题。在这个网络中,用户请求可以通过本地缓存,D2D传输和中继基站传输三种方式得到满足。我们推导出流量卸载概率最大的问题是一个非凸优化问题,并通过DC算法对其求解。此外我们分析了网络中只有单层缓存系统的特殊场景下的最优缓存策略,通过一个经典的注水法进行了求解。从仿真结果中我们得出,当网络中缓存资源稀缺时,在网络节点中缓存最流行的内容能得到较好的系统性能;相反,网络中缓存资源丰富时,相对平均地去缓存各种文件能保证文件的多样性从而得到更好的系统性能。之后,我们研究了用户移动性对该三层异构网络缓存性能的影响。我们采用接触时间和连接频率对移动性进行了建模。之后,我们推导出了用户移动性下整体缓存方案和编码缓存方案对应的缓存分流数据量,并对其进行求解。我们展示了通过所设计的缓存策略,除了获得缓存增益,还能获得移动增益和编码增益。最后,我们指出用户的移动性不仅提供移动增益,还能提高系统中的编码增益。