随着互联网业务的增长以及智能移动终端的普及,例如可穿戴设备、智能手机、虚拟现实、增强现实等使得移动数据流量正在经历爆炸性增长。爆炸式的移动互联网流量需求,给移动通信网络带了极大的压力与挑战。提高基站的部署密度以及提高频率的复用效率可以在一定程度上缓解流量激增的问题,但是却无法解决有限的回程链路容量与持续激增的数据流量之间的矛盾。为了给用户提供更高体验质量的移动网络服务,在网络中部署缓存是减低网络时延和系统能耗,减小内容冗余传播,提升内容分发效率的有效方法。将用户经常请求的流行文件缓存至边缘网络,用户请求时不需要通过回程链路从核心网获取,因此可以降低回程链路的压力,减小系统能耗,进一步提升网络性能。首先,本文在MBS和SBS缓存的基础之上,引入D2D层缓存,形成三层缓存架构。并且针对此三层结构进行系统各个组成部分的进行建模分析。针对现有制定缓存策略的研究中对内容大小考虑不足的问题,本文研究的缓存策略考虑了内容大小的影响。对传统的基于Zipf分布的流行度进行内容大小加权优化调整,并将其应用于三层缓存架构,并探究了一定范围内权重因子对系统能耗的影响。仿真结果表明,D2D的引入与基于缓存内容大小加权的新流行度的结合,相较于无缓存以及直接利用Zipf分布的流行度来缓存流行内容的缓存策略都可以带来系统能耗的下降。然后本文在MBS、SBS与D2D即设备形成的三层缓存架构的基础上,采用部分缓存的思想。在制定缓存策略时不仅考虑流行度高的内容还考虑了流行度低的内容,以免用户在请求流行度低的内容时产生较大的回程率和系统能耗。基于此思想和三层缓存架构,对新的回程率和系统能耗进行了理论分析,给出了新的回程率和系统能耗的表达式以及相关的公式推导和证明,并将能耗最小转化为最优化问题,即求得每个内容合适的缓存比例。仿真结果证明了D2D的引入和基于部分缓存的思想制定的缓存策略可以带来系统能耗的下降。