Da PON bruger den samme fiberstreng til at sende og modtage data, fungerer den passive optiske splitter også som en optisk kombinator, der modtager datatrafik fra de samme tilsluttede enhedsenheder. For at opnå dette udnytter PON to forskellige typer af veletablerede telefonimultiplexkoncepter: bølgelængdefordeling og tidsfordeling.
Bølgelængdefordelingsmultiplexing (WDM) muliggør tovejstrafik på tværs af en enkelt fiber ved at anvende en anden bølgelængde for hver retning af trafikken: bølgelængden på 1490 nanometer (nm) for trafikken nedstrøms og bølgelængden på 1310 nm for trafikken opstrøms. Bølgelængden på 1550 nm er reserveret til valgfrie overlay-tjenester, typisk RF (analog) video.
Fremtidige iterationer af PON-standarden vil definere separate bølgelængder af hensyn til bagudkompatibilitet.
Tidsmultiplexing (TDM) gør det muligt for flere slutenheder at sende og modtage uafhængige signaler på tværs af en enkelt fiber ved at reservere tidslommer i en datastrøm. PON anvender to sådanne teknologier: TDM til downstream-trafik og TDMA (time-division multiple access) til upstream-trafik.
Som passiv enhed fungerer splitteren som et distributionspunkt, hvor det enkelte input af downstream-data udsendes til alle tilsluttede ONT-slutpunkter. ONT’en accepterer pakker, der er tildelt dens TDM-kanal (frame time slot). Den filtrerer og kasserer pakker, der er beregnet til andre ONT’er.
TDMA gør det muligt at tilslutte flere sendere til én modtager. For PON anvendes TDMA til at rekombinerer de flere opstrømsindspilninger ved kobleren. En splitter og en kobler findes ofte i én enhed.