光网络的基本结构类型有星形、总线形（含环形）和树形等3种，可组合成各种复杂的网络结构。光网络可横向分割为核心网、城域/本地网和接入网。核心网倾向于采用网状结构，城域/本地网多采用环形结构，接入网将是环形和星形相结合的复合结构。光网络可纵向分层为客户层、光通道层（OCH）、光复用段层（OMS）和光传送段层（OTS）等层。两个相邻层之间构成客户/服务层关系。
客户层：由各种不同格式的客户信号（如SDH、PDH、ATM、IP等）组成.
光通道层：为透明传送各种不同格式的客户层信号提供端到端的光通路联网功能，这一层也产生和插入有关光通道配置的开销，如波长标记、端口连接性、载荷标志（速率、格式、线路码）以及波长保护能力等，此层包含OXC和OADM相关功能。
光复用段层：为多波长光信号提供联网功能，包括插入确保信号完整性的各种段层开销，并提供复用段层的生存性，波长复用器和高效交叉连接器属于此层。
光传送段层：为光信号在各种不同的光媒体（如G．652、G.653、G.655光纤）上提供传输功能，光放大器所提供的功能属于此层。
从应用领域来看，光网络将沿着"干线网→本地网→城域网→接入网→用户驻地网"的次序逐步渗透。
