作为新一代的蜂窝移动通信技术,第五代移动通信技术(5G,5th Generation Mobile Networks)的目标是提高速率,降低延迟,节省能源消耗和支持大规模设备连接。网络切片技术作为5G的关键技术之一,采用虚拟化技术将网络的物理基础设施资源抽象成虚拟资源,并基于用户的需求构建端到端的逻辑网络,旨在满足各类应用场景差异化的服务需求。然而,随着移动数据流量的增长以及各类新型应用服务的出现,当前用户在数据速率,传输时延和服务体验质量等方面对网络提出了更高的要求。通过在网络切片中部署缓存可以有效降低用户请求内容的响应时延,提高网络切片的服务质量。此外,在当前5G的商业模式下,网络基础设施提供商(Infrastructure Providers)可以将网络切片出租给服务提供商(Service Providers)为其用户提供定制化的服务。因此,如何提高网络切片的服务质量,降低网络的资本支出(Capital Expense)和运营支出(Operating Expense)以及提高网络的收益具有重要的研究意义。本文基于上述问题,针对5G核心网场景,提出了一种网络收益与时延联合优化的5G核心网网络切片缓存分配策略,降低用户请求内容的响应时延,提高网络的收益。针对5G接入网场景,引入C-RAN(Cloud-RAN)架构,提出了一种网络收益最大化的5GC-RAN网络切片缓存部署和资源分配策略,改善用户的网络服务体验,进一步提高网络的收益。具体来讲,1)对于网络收益与时延联合优化的5G核心网网络切片缓存分配策略的研究,首先,本文将5G核心网网络抽象为一个由多个网络节点和虚拟链路组成的无向图,为了提高网络的内容分发效率和网络切片的服务质量,本文在网络节点内部署缓存供网络切片租用。由于时延是影响网络切片服务质量的一个重要因素,本文考虑了网络切片对时延的需求。然后,本文以最大化网络收益为目标建立系统模型,并采用Benders分解算法对问题进行求解以求得最优的网络切片缓存分配方案。为了解决Benders分解算法在问题规模较大时收敛速度变慢的问题,本文提出了一种加速的Benders分解算法,利用松弛、近似等技术提高了 Benders分解算法的求解效率,在保障解的精确性的同时,使算法可以更快地收敛,降低了算法的复杂度。2)对于网络收益最大化的5G C-RAN网络切片缓存部署和资源分配策略的研究,首先,考虑到接入网距离用户的位置更近,为了提高缓存的利用率,本文研究了缓存在C-RAN中的部署位置。此外,为了保证网络切片的服务质量,本文引入马柯维茨投资组合理论中的均值-方差模型来保证网络资源在网络切片之间的公平分配。最后,本文以最大化网络收益为目标建立系统模型,并采用广义Benders分解算法求得最优的缓存部署位置和资源分配方案。总之,本文针对5G核心网和接入网的网络切片部署缓存,分别提出了网络收益和时延联合优化的5G核心网网络切片缓存分配策略和网络收益最大化的5G C-RAN网络切片缓存部署和资源分配策略来提升5G核心网和接入网的网络收益,降低用户请求内容的响应时延,提高网络切片的服务质量。