OTN 在光层对客户信号提供传客户信号层送、复用、路由选择、监控和生存性功能。继承 SDH 在电层的网络分层概念，IT U- T G. 872 标准将 OTN 光层从 光层,垂直方向上划分为 3 个独立的子层， 即光通道( Optical Channel, OCH ) 层、光 复 用 段 ( Optic al Multiplexing Section, OMS ) 层和光传输段( Optical Transmission Section , OTS ) 层，如图一 所示。OCH 层与各种数字化的用户业务信号（如P DH、SDH、ATM、帧中继、以太网和 IP 信号）直接相连，而 ORS 层经光接口与传输媒 质相连。相邻层之间是客户／服务器( C/ S ) 关系，每一层在享有下一层网络提供的传送服务的同时也需要为上一层网络提供传送服务。 此外，每个层网络又可以进一步分割成若 干子层 ，例如，G. 709 建议 OCH 层又可以分为光通道的净负荷单元 OP Uk ( 其功能类似 SDH 帧结构中的 Cl 2/ C3/ C4 ) 、数据单元OTUk( 其功能类似SDH 帧结构中的 VC12/ VC3/ VC4 ) 和传输单元 OTUk（其功能类似 SDH 帧结构中的 TU12 / TU3/ TU4 ) , 如图二所示。 1 ) 光通道层( OCH 层）OCH层是整个OTN 的核心，是OTN 的主要功能载体。其主要负责为各种格式的客户信号选择路由与分配波长，为透明传送各种格式用户信号的端到端的光通道提供联网功能。OCH 层是客户信号通过光传送网传输的必经层，也是光传送网实现透明性的关键层。OCH 层负责处理光通道开销，并 提供光通道的检测、管理和维护功能，当有故障发生时它还能通过重选路由或直接将工作业务切换到预定的保护业务上以实现保护倒换和网络恢复。
2 ) 光复用段层( OMS 层）
光复用段层确保多波长信号的完整传输，为多波长信号传输系统提供网络功能。其主要功能包括：为灵活的多波长网络选路提供重构 OMS 连接； 为保证多波长段适配信息的完整性进行 OMS 处理； 为段层的运行和维护提供 OMS 的检测和监控；提供OMS 保护和恢复服务等。
3 ) 光传输段层( OTS 层） OTS 层为光2信34号在不同光媒质上提供传输功能，此处的光媒质包括各类单模光纤（如G. 652, G. 653, G. 655 光纤等）和多模光纤等。OTS 负责处理光传输段开销，以确保光传输段适配信息的完整性，同时实现对光放大器或中继器的检测和控制。