5G网络的三大场景（如增强型移动宽带、超可靠低时延通信和大规模机器类通信）,为网络设计提出了多维度关键性能指标,如频谱效率、能量效率（Energy Efficient,EE）、时延、可靠性等。然而,传统垂直封闭的网络难以灵活调配网络功能及资源。5G网络功能虚拟化（Network Function Virtualization,NFV）技术,克服了现有网络设施及应用软硬件紧耦合、开发周期长等缺点,通过对物理资源的虚拟化,实现灵活、高效、可控的网络设计,更好的适应新型应用的需求,得到了学术界与工业界的广泛关注。现阶段,NFV的研究还存在着一些技术挑战亟待解决:虚拟资源在物理层与网络层之间跨层分配的实现,虚拟网络编排方法,通信、存储和计算资源联合优化,车联网中超可靠低时延通信的实现等。针对上述挑战,本文聚焦于虚拟资源分配（Resource Allocation,RA）,展开NFV的关键技术研究。主要贡献如下:（1）针对正交频分多址（Orthogonal Frequency Division Multiple Access,OFDMA）系统高能效虚拟资源分配方法问题,本文重点考察多个虚拟网络运营商共享物理基础设施的资源虚拟化方法,并考虑用户公平性问题。本文首先提出了OFDMA系统下行链路的虚拟资源分配架构。其次,本文将虚拟资源分配建模为混合整数非线性规划问题,即最大化信道条件最差链路的网络能效,并满足用户速率、功率、子载波等约束,为转换非凸问题,对优化问题进行重构,提出了能效优化迭代算法。再次,通过光滑曲线、条件松弛,将分数形式的非凸问题转化为可解的减法形式的等效优化问题,进而逼近最优解。进一步基于拉格朗日对偶法和Dinkelbach方法,联合优化子载波分配、功率分配,提出了基于次梯度的能效优化算法。仿真结果表明,本文提出的虚拟网络能效优化算法（即基于次梯度的能效优化算法）的能效性能优于传统方案。虚拟网络能效优化算法在信道条件最佳链路、平均链路和最差链路三种场景下均可获得较好的能效性能。（2）针对雾接入网（Fog Radio Access Network,F-RAN）的虚拟切片的能效和时延优化问题,首先,本文引入了虚拟切片,使用随机模型建模虚拟资源、时变信道条件和随机数据到达并进行分析,将融合虚拟无线、缓存和计算资源的虚拟切片嵌入到物理层中。在传统的移动网络中,数据进入实际的队列,而在定制的虚拟切片中,数据根据用户要求进入几个协作的虚拟队列。其次,本文将最优化问题建模为最大化FRAN能效,并保证时延约束、队列稳定性约束（即队列长度在时延要求阈值α以下）、指定虚拟切片的速率要求、子载波约束和功率约束等。再次,上述最优化问题为非凸问题,通过变换约束和使用Lyapunov方法来最小化偏移加罚函数的上界两个步骤,获得时隙t处的最优虚拟资源分配,将优化问题转化为凸问题,提出了基于虚拟资源分配的能效优化迭代算法。本算法不需要有关流量到达率或信道统计的任何先验知识,通过时隙迭代,算法结果可逼近理论上的最优能效。此外,为了降低算法的复杂度,本文将缓存和计算资源分配与子载波和功率分配相互解耦,将原问题分解为能效最优和时延最优两个子问题,进一步提出了低复杂度虚拟资源分配能效优化算法,相对于已有的算法,该算法具有复杂度低的优点。最后,仿真结果证明了本文所提出的基于虚拟资源分配的能效优化迭代算法和低复杂度虚拟资源分配能效优化算法都优于现有的雾接入网资源分配方法,低复杂度虚拟资源分配能效优化算法与传统的虚拟化算法相比,在保证时延的条件下提升了网络能效。（3）针对开环超可靠低时延上行车联网通信资源分配问题,本文首先设计了基于虚拟小区的超可靠低时延通信（Ultra Reliable Low Latency Communication,URLLC）网络架构,将开环物理通信作为第三代合作伙伴计划（Third Generation Partnership Project,3GPP）车对一切（Vehicle to everything,V2X）网络的替代方案,考虑时变的网络切片条件、随机的道路状况和用户移动性,通过网络切片和资源预分配保证可靠性,实现上行链路超低时延。聚焦于限制回传和反馈控制的上行链路边缘网络的开环通信,提出了虚拟小区的边缘网络、无线网络切片技术、资源预分配和多点协作的上行接入,最大化上行链路的可靠性。其次,本文通过使用随机几何模型模拟物理层接入干扰和碰撞,对上行链路可行性进行分析。通过对网络切片中服务虚拟小区的排队模型以及虚拟小区中数据队列排队模型,分析了网络的稳定性,并给出虚拟小区的稳态分析、有效带宽和有效容量的证明。再次,本文联合考虑URLLC,将网络的超可靠性作为优化目标并建模,最大化成功连接概率和多路接入的非碰撞的概率,同时满足网络稳定性约束。此外,本文利用Lyapunov优化,用分布式方法获得最佳资源分配策略,并通过虚拟资源切片,解决资源预分配中计算和系统复杂度过高与稳定性和可靠性的折衷的挑战问题,将虚拟小区中的最小吞吐量最大化,提出了虚拟资源切片最优化资源预分配算法。相对于已有算法,该算法具有复杂度低、系统稳定、可靠性高的优点。最后,通过网络可靠性、稳定性仿真和参数对系统性能的影响仿真,验证了理论分析的正确性和开环URLLC的上行车联网性能。