Mivel a PON ugyanazt a szálszálat használja az adatok küldésére és fogadására, a passzív optikai elosztó optikai kombinátorként is működik, amely az adatforgalmat ugyanazon csatlakoztatott végberendezésekről fogadja. Ennek eléréséhez a PON a régóta ismert telefonos multiplexelési koncepciók két különböző típusát használja ki: a hullámhossz-megosztást és az időmegosztást.
A hullámhossz-megosztásos multiplexelés (WDM) lehetővé teszi a kétirányú forgalmat egyetlen szálon keresztül azáltal, hogy a forgalom minden irányához más hullámhosszt használ: az 1490 nanométeres (nm) hullámhosszt a lefelé irányuló forgalomhoz és az 1310 nm-es hullámhosszt a felfelé irányuló forgalomhoz. Az 1550 nm-es hullámhossz az opcionális átviteli szolgáltatások, jellemzően az RF (analóg) videó számára van fenntartva.
A PON-szabvány jövőbeli kiadásai külön hullámhosszakat fognak meghatározni a visszafelé kompatibilitás érdekében.
Az időosztásos multiplexelés (TDM) lehetővé teszi, hogy több végberendezés független jeleket küldjön és fogadjon egyetlen szálon keresztül az adatfolyamban lévő idősávok lefoglalásával. A PON két ilyen technológiát használ:
Passzív eszközként az elosztó elosztási pontként működik, és a lefelé irányuló adatforgalom egyetlen adatátvitele az összes csatlakoztatott ONT végpontra kerül. Az ONT elfogadja a saját TDM-csatornájához (keret-időrés) rendelt csomagokat. A más ONT-knek szánt csomagokat kiszűri és elveti.
A TDMA lehetővé teszi, hogy több adó csatlakoztatható legyen egy vevőhöz. A PON esetében a TDMA-t arra használják, hogy a több felfelé irányuló táplálást az összekötőnél újraegyesítsék. Az elosztó és a csatoló gyakran egy eszközben található.