随着未来网络中流量的不断增长和用户服务质量要求的不断提高,为满足业务的大带宽、低时延和高可靠需求,网络架构的发展趋势是将云端资源下沉至距离终端用户更近的边缘网络,并形成新型的无线边缘网络融合架构。由于部署新的边缘网络资源会给网络运营商带来额外开销,且无线和边缘网络资源有限,因此需要对无线边缘网络中的资源进行协同分配与优化,才能充分发挥其优势,更高效地满足日益增长的业务需求。一方面,对于网络运营商而言,通过对无线网络资源和边缘网络资源进行联合优化,可以在满足业务需求的前提下,有效降低网络的建设和运维成本。另一方面,对于用户而言,设计适配业务特性和用户需求的无线边缘资源优化机制可以显著提升用户服务和体验质量。在无线接入网侧,包括毫米波通信、低于6 GHz（sub-6 GHz）波段与毫米波波段的多波段协同通信等下一代无线通信技术的发展极大地提升了无线空口传输性能,为具有大带宽和高可靠需求的应用提供无线传输能力保障。在边缘网络侧,借助于距离终端用户更近的边缘缓存与边缘计算服务设备,用户请求可以更迅速地得到响应和满足,为具有低时延和密集任务计算需求的应用提供就近的边缘资源保障。尽管如此,当前无线边缘网络的部署和无线边缘网络的资源优化方面仍面临很多挑战,主要包括受限的回程链路带宽、异构网络与异构资源的相互耦合、无线边缘资源优化的时间尺度不同、下一代无线通信技术与边缘资源的协同设计、以及新型应用不断增长的高可靠低时延需求等问题。针对以上挑战,本研究在下一代无线通信技术的背景下,联合考虑回程链路带宽,无线边缘异构网络和资源的耦合关系,以及新型应用的性能需求,探讨可行且高效的无线边缘资源协同优化方案,针对无线边缘网络的吞吐量、回程流量卸载能力、时延与可靠性进行优化,旨在提高无线边缘资源利用率并提升用户服务与体验质量。本文主要工作和贡献如下:1)本研究首次提出在回程链路带宽与功率预算均受限的场景下,通过联合功率分配与边缘缓存的优化方案以最大化边缘缓存辅助场景下的系统下行吞吐量,并推导出该场景下的系统下行吞吐量上界。针对业务的大带宽需求,考虑由密集无线毫米波网络共享的回程链路带宽对系统实际吞吐量造成的瓶颈问题,以及运营商部署边缘缓存设备的功率消耗问题,建立回程带宽和功率约束下的系统实际吞吐量优化问题。针对共享回程带宽引起的资源分配耦合问题,利用凸优化理论提出回程受限场景下的容量可调最优功率注水算法,基于此将问题转化为关于边缘缓存部署的多选择背包问题,通过动态规划算法得到联合功率分配与缓存部署策略。利用随机几何的各态历经速率性质以及最优功率分配表达式,进一步推导出该场景下的系统吞吐量上界。仿真结果表明权衡发射功率与缓存功率的必要性,并验证所提出的联合优化算法可以获得接近理论吞吐量上界的性能。2)为进一步缓解回程链路带宽压力,联合考虑无线网络的用户接入问题与边缘网络的缓存部署问题,对无线边缘网络的回程流量卸载能力优化。本研究进一步考虑无线网络中用户接入对无线边缘网络性能的影响,为解决用户接入与边缘缓存部署优化属于不同时间尺度的问题,基于随机几何概率模型将用户接入表征为概率接入决策,并考虑无线毫米波网络中异构类型节点对用户接入与缓存部署带来的空间相关性影响,推导出用户接入概率与缓存概率之间的关系表达式。利用上述两种概率间的关系,将不同时间尺度的优化变量解耦为边缘缓存放置的单变量优化问题。通过挖掘优化问题的单调性质,设计基于多边形块外逼近的最优缓存放置算法。为降低算法求解复杂度,利用毫米波网络的噪声受限特性,将问题转化为凸优化形式,设计基于拉格朗日乘数法的高效资源优化算法。仿真结果验证了联合用户接入与边缘缓存设计对回程流量卸载能力的显著提升作用。3)针对高可靠低时延业务在无线边缘网络中的用户服务质量和体验优化,利用双连接多波段协同技术,设计适配具体业务特性的无线边缘资源协同优化方案,以保证业务传输时延和可靠性能。针对新型业务对大带宽、高可靠低时延和密集计算任务的需求,本研究考虑在无线网络采用多接入技术,提出在无线接入网采用sub-6 GHz和毫米波双连接技术,以沉浸式视频传输业务为例设计面向多波段协同的无线边缘资源分配与优化机制,在保障视频带宽和计算需求的前提下提升业务传输可靠性。基于随机几何概率分析模型,充分考虑不同波段下信道波动性对业务传输的影响,以及边缘缓存与计算策略对时延的影响,提出基于最小端到端延迟的双连接网络链路选择准则。以链路选择概率表征无线资源与边缘资源的耦合关系,将无线边缘资源优化问题解耦为边缘网络资源优化问题。进一步分析边缘网络资源的耦合性,将问题转化为多维多选择背包问题,并通过分支限界算法和差分凸规划算法分别得到资源优化的最优和近似最优解。仿真结果验证了所提出多波段协同无线边缘资源优化方案和算法的有效性,并对提升无线边缘网络中高可靠低时延应用的用户服务质量有指导价值。