通信网络中由内容传播所导致的数据流量增长迅速,已成为网络流量的主体。如何高效支撑海量内容传播业务成为当前通信网络面临的巨大挑战。特别在移动通信网络中,传统的基于核心网的内容分发方案体现出了诸多弊端,而基于移动边缘网络的内容分发成为一种前景可期的新方案。移动边缘网络包括移动通信系统的接入网和承载网部分,即是广泛分布的通信基础设施,还可以实现计算和存储资源的分布式部署。本文的研究目的是设计新型的内容分发方案,通过合理地整合移动边缘网络上的计算、存储和通信资源(简称3C资源)来实现高性能的内容分发。本文的主要研究贡献包括以下三个方面:1)研究了移动边缘网络中的缓存资源最优部署问题,提出了两种启发式的缓存设施放置算法。针对这一问题,使用经需求加权的链路跳数来度量系统性能,将缓存资源部署问题建模为本质上是NP-hard的(p+1)-中点问题,进而提出两种面向不同场景的启发式缓存设施放置算法:适用于单向链路拓扑、基于节点需求分布均匀度的缓存设施放置算法以及适用于双向链路拓扑、基于禁忌搜索策略的缓存设施放置算法。分析显示两种算法均为多项式时间复杂度算法,并且都有着接近理论最优的性能。2)基于缓存与计算资源联合设计的思路,提出了一种多播预缓存的内容分发方法。该方法基于对用户内容需求的预测,对用户端预缓存和网络节点预缓存的二级缓存机制进行了优化,从而最小化内容分发过程中的通信开销。这一部分研究提出了一个新的分析框架,首次从理论上分析了缓存、计算、通信资源间的折中关系。该框架把特定内容的缓存副本的份数作为缓存资源的度量,把对用户内容需求进行预测性计算的规模和精度作为对计算资源的度量,把链路跳数作为通信资源的度量,在对称树状边缘网络拓扑下推导出了缓存、计算与通信资源折中关系的闭合表达式。该闭合式可以作为具有一般树状拓扑的边缘网络中资源折中关系描述的界。3)基于缓存与通信资源联合设计的思路,提出了一种基于双服务层级(two-service-tier)通信管道的流媒体内容分发方法。该方法有机地结合了终端预缓存机制以及异构通信管道资源的调度机制,能够最大程度地利用低成本的通信管道进行内容分发,有助于大幅降低流媒体内容分发的资费成本。本文从理论上解决了最优缓冲策略问题以及最优缓存资源分配问题。对于前者,推导出了最优缓冲策略的理论闭合解。对于后者,提出了一种基于注水算法扩展得到的最优资源分配算法。仿真结果显示本文提出的方法能够在中低流量负载的情况下有效地降低内容分发成本。综上所述,本文基于缓存、计算、通信资源联合设计的新思想,设计了三种有效的移动边缘内容分发方案并对其性能进行了理论和仿真分析。研究结果明确了相关方案的理论性能限,并能够为实际系统设计提供有益的指导。