接入网是现代通信网络的两大组成部分之一,随着全球接入网市场的持续增长,海量的设备连接和多样化的业务需求给未来接入网带来新的技术挑战。接入网需要提供随时随地快速和可靠的服务,以支持如社交网络、物联网、车联网等不同的组网需求,这些需求要求接入网能够支持复杂的应用并具有高带宽、低时延、高可用性、可靠性、安全性、高能效等面向业务的能力。接入网还面临结构僵化、网络资源不易共享、网络资源利用率低等问题,这些问题都是未来接入网需要研究解决的问题。网络虚拟化能够消除网络僵化、刺激创新,被看作是解决上述问题的一种有效手段。网络虚拟化技术通过对资源抽象和集中管理使得动态构建接入网成为可能。网络功能逐渐向网络边缘和业务层延伸,进而对接入网虚拟化技术提出了新的需求。本论文主要依托于国家自然科学基金项目,运用网络虚拟化的基本原理,针对未来接入网模型、组网方法、业务机制等方面展开研究,提出了新的解决方案。主要研究工作及创新点如下:(1)提出了一种多维特征的未来接入网模型,并给出了度量未来接入网的网络能力指标(NCI)及评价方法。针对传统网络架构僵化的问题,提出了一种包含高能力物理网络、软体化和虚拟化、面向业务的动态组网以及与社会要素深度耦合四个维度特征的未来接入网模型。模型通过虚拟化技术对高能力物理网络抽象形成虚拟化的网络资源以及计算、存储资源,并支持资源的动态管理。通过优化网络技术有效地提高网络能力指标,使得未来接入网能够更好地支持业务,提高服务接入率和资源利用率。(2)提出了一种动态组网方法——面向成本-收益的无标度耦合网络构建方法,提高了组网能力,更好地适应低时延业务同时兼顾成本。此方法针对未来接入网的低时延组网需求将网络分为多层,基于连续论在网络中添加连接,使得网络演化为无标度网络。利用无标度网络的低时延特征,通过修改链接改善网络时延,进而改善时间敏感业务的服务质量,这种网络构建方法可以应用于物理网络构建和虚拟网络构建。模拟实验结果表明此方法能够有效降低网络平均路径长度,提升网络性能,并且给出了动态网络业务性能,通过调整分层网络满足阻塞率要求。(3)提出了一种面向业务的动态组网架构——业务实体网络虚拟化架构,架构将业务分解为业务实体网络进行动态构建与资源分配,并提出业务实体网络复用规划、资源分配算法,以支持未来接入网灵活多变的业务需求以及进一步提高资源利用率。构成业务的功能实体可以抽象为虚拟实体并且可以在同一时间与不同业务关联。业务实体网络复用算法实现了业务间虚拟实体的复用,资源分配算法将虚拟资源映射到物理资源中,解决了从业务实体网络到虚拟资源映射的优化问题。通过数值仿真,验证此方法能够显著提高网络收益,提高资源利用率。基于业务实体网络虚拟化架构给出了一种业务部署和开发新范式,能够实现业务自上至下的虚拟化设计,能够提供业务及虚拟实体的整体视图,有利于业务的快速开发与部署。