随着5G网络的商用,异构云无线接入网络(Heterogeneous Cloud Radio Access Network,H-CRAN)和流量卸载逐渐受到了信息与通信技术(Information&Communication Technology,ICT)产业界的广泛关注。H-CRAN融合了传统的异构网络和云接入网络,能够有效提高频谱资源利用率并降低基础设施的建设成本。流量卸载旨在通过互补网络技术将数据量分流到多基站,均衡异构网络的负载分布,进一步改善H-CRAN的系统性能。然而,当前有关H-CRAN场景的研究主要集中于单个运营商网络架构下短期的频谱资源分配、负载均衡以及能效优化等方面,针对多运营商基站间长期流量卸载方案的研究甚少。此外,移动视频和流媒体等带宽高消耗型业务呈井喷式涌现,加剧了无线回传链路的拥塞问题,同时多样化业务的服务质量(Quality of Service,QoS)需求无法满足,给运营商和内容提供商带来了严峻的挑战。针对上述问题,本文致力于研究H-CRAN架构下多运营商基站间以及运营商与内容提供商间的流量卸载协作机制。由于存在信息不对称问题,本文采用合同理论工具分别对多运营商以及运营商与内容提供商的协作行为进行建模与分析,实现合作双方的优势互补、利益共享,旨在提高用户服务质量,完善网络的整体效率。主要研究内容包括:(1)研究H-CRAN中多运营商基站间的长期流量卸载方案。运营商将低流量负载的基站关闭,并将该基站的数据流量卸载到附近不同运营商的活跃基站。首先将动态环境下的基站负载状态以及无线信道状态分别建模为马尔科夫链和有限状态的马尔科夫信道,其次根据卸载能力对潜在的基站进行类型划分,并定义长期效用。然后,将RRH合作激励和选择问题表述为长期合同设计问题。接着,推导出问题求解的可行条件,并提出一种值迭代算法以获得最优合同。最后,仿真结果验证了本文提出的长期流量卸载机制的有效性。(2)研究H-CRAN中基于无人机协作的流量卸载方案。网络运营商在临时热点区域部署一台拥有缓存和计算能力的UAV作为空中基站服务多内容提供商的订阅用户,对宏基站的流量进行卸载。UAV为用户提供本地服务无需经过回程链路,从而减轻无线回程链路拥塞。首先进行系统模型的概述,建立联合UAV位置优化和资源组合租赁机制的合同设计问题。接着进行UAV三维位置的分析,优化UAV的悬停高度和覆盖半径以最大化UAV平均寿命内的卸载流量,推导出最优的高度和覆盖半径。然后,化简IR和IC约束并提出基于交替方向乘子法的算法获得最优资源分配合同。最后通过大量的仿真实验,证实了所提的基于无人机协作的流量卸载方案能够显著提高系统性能。