5G时代以增强移动宽带、超高可靠低时延通信、大规模机器类通信为三大主要应用场景,期望以更低的时延、更高的可靠性为用户带来更加极致的服务体验。数据中心光网络凭借其信息存储和信息处理的能力,以及大带宽、高效能等优势,成为承载5G网络的重要基础设施,然而,面向5G的性能需求,数据中心光网络亟需优化自身结构,增强核心控制能力,提升资源提供的敏捷性,综合提升自身承载能力,以应对新时代的挑战。本论文依托于校企合作项目,对面向数据中心光网络的多层控制器级联架构以及应用于此架构的虚拟化策略进行了深入研究,完成的主要工作及创新点如下:1.面向5G网络业务的典型需求,本论文提出了虚拟化切片的概念及业务感知的控制架构。该架构在传统的控制架构中加入了应用控制层,并且在网络控制层中细化了控制器的职能,结合具有典型网络特性和独立生命周期的虚拟化切片,通过感知业务类型,使用特定算法和虚拟化切片对其差异化处理,有效简化虚拟网络映射过程,提高业务处理效率,提升网络整体性能。2.基于业务感知的控制架构,本论文提出了面向业务的虚拟化策略。该策略首先判别业务类型,接下来将其调度至不同队列,然后针对性地采用对应的虚拟化算法抽象网络资源,仿真数据显示该虚拟化策略能够将业务阻塞率降低11.14%、队列平均时延降低7.35%、资源利用率提升2.82%,验证了控制结构和虚拟化策略的有效性。3.为验证本论文提出的控制架构及虚拟化策略的可行性,本论文基于OpenDaylight开源平台,设计并开发了拓展功能模块,以插件的形式与平台基础组件协同实现了网络资源虚拟化的功能,通过信令下发与可视化图形显示,并且结合系统日志信息辅助,软件设计验证了控制架构和虚拟化策略的可行性。