Protože PON používá k odesílání a příjmu dat stejné vlákno, pasivní optický rozbočovač funguje také jako optický slučovač, který přijímá datový provoz ze stejných připojených koncových zařízení. K dosažení tohoto cíle využívá PON dva různé typy dlouhodobě zavedených konceptů telefonního multiplexování: multiplexování s dělením vlnové délky a časové dělení.
Multiplexování s dělením vlnové délky (WDM) umožňuje obousměrný provoz přes jedno vlákno tím, že pro každý směr provozu používá jinou vlnovou délku: vlnovou délku 1490 nm pro provoz po proudu a vlnovou délku 1310 nm pro provoz proti proudu. Vlnová délka 1550 nm je vyhrazena pro volitelné překryvné služby, obvykle RF (analogové) video.
Budoucí iterace standardu PON budou definovat samostatné vlnové délky pro zpětnou kompatibilitu.
Multiplexování s časovým dělením (TDM) umožňuje více koncovým zařízením vysílat a přijímat nezávislé signály přes jedno vlákno vyhrazením časových slotů v datovém toku. PON využívá dvě takové technologie: TDM pro downstream provoz a TDMA (time-division multiple access) pro upstream provoz.
Jako pasivní zařízení funguje rozbočovač jako distribuční bod, přičemž jediný zdroj downstream dat je vysílán do všech připojených koncových bodů ONT. ONT přijímá pakety přidělené jeho kanálu TDM (časový slot rámce). Filtruje a zahazuje pakety určené pro ostatní ONT.
TDMA umožňuje připojení více vysílačů k jednomu přijímači. U PON se TDMA používá k rekombinaci vícenásobných vzestupných kanálů na slučovači. Splitter a coupler se často nacházejí v jednom zařízení.