Da PON denselben Glasfaserstrang zum Senden und Empfangen von Daten verwendet, fungiert der passive optische Splitter auch als optischer Kombinierer, der Datenverkehr von denselben angeschlossenen Endgeräten empfängt. Um dies zu erreichen, nutzt PON zwei verschiedene Arten von seit langem etablierten Telefonie-Multiplexkonzepten: Wellenlängenmultiplex und Zeitmultiplex.
Wellenlängenmultiplex (WDM) ermöglicht bidirektionalen Verkehr über eine einzige Faser, indem für jede Verkehrsrichtung eine andere Wellenlänge verwendet wird: die 1490-Nanometer-Wellenlänge (nm) für den Downstream-Verkehr und die 1310-Nm-Wellenlänge für den Upstream-Verkehr. Die 1550-nm-Wellenlänge ist für optionale Overlay-Dienste reserviert, in der Regel RF (analoges) Video.
Zukünftige Iterationen des PON-Standards werden aus Gründen der Abwärtskompatibilität separate Wellenlängen definieren.
Time-division multiplexing (TDM) ermöglicht es mehreren Endgeräten, unabhängige Signale über eine einzige Faser zu senden und zu empfangen, indem Zeitschlitze in einem Datenstrom reserviert werden. PON verwendet zwei solcher Technologien: TDM für den Downstream-Verkehr und Time-Division Multiple Access (TDMA) für den Upstream-Verkehr.
Als passives Gerät fungiert der Splitter als Verteilerpunkt, wobei die einzige Einspeisung von Downstream-Daten an alle angeschlossenen ONT-Endpunkte übertragen wird. Das ONT nimmt Pakete entgegen, die seinem TDM-Kanal (Rahmenzeitschlitz) zugewiesen sind. Es filtert und verwirft Pakete, die für andere ONTs bestimmt sind.
TDMA ermöglicht den Anschluss mehrerer Sender an einen Empfänger. Bei PON wird TDMA verwendet, um die mehreren Upstream-Einspeisungen am Koppler neu zu kombinieren. Ein Splitter und ein Koppler befinden sich oft in einem Gerät.