Because PON usa o mesmo fio de fibra para enviar e receber dados, o divisor óptico passivo também atua como um combinador óptico que recebe o tráfego de dados dos mesmos dispositivos finais conectados. Para conseguir isso, PON aproveita dois tipos distintos de conceitos de multiplexação de telefonia há muito estabelecidos: divisão de comprimento de onda e divisão de tempo.
Multixação por divisão de comprimento de onda (WDM) permite o tráfego bidirecional através de uma única fibra usando um comprimento de onda diferente para cada direção de tráfego: o 1490-nanômetro (nm) de comprimento de onda para o tráfego downstream e o 1310-nm de comprimento de onda para o tráfego upstream. O comprimento de onda de 1550 nm é reservado para serviços opcionais de sobreposição, tipicamente vídeo RF (analógico).
Iterações futuras do padrão PON definirão comprimentos de onda separados para compatibilidade retroativa.
A multiplexação por divisão de tempo (TDM) permite que vários dispositivos finais transmitam e recebam sinais independentes através de uma única fibra, reservando slots de tempo em um fluxo de dados. PON utiliza duas dessas tecnologias: TDM para tráfego downstream e acesso múltiplo de divisão de tempo (TDMA) para tráfego upstream.
Como dispositivo passivo, o divisor atua como ponto de distribuição, com a alimentação única de dados downstream transmitidos para todos os pontos finais ONT conectados. A ONT aceita pacotes atribuídos ao seu canal TDM (frame time slot). Ele filtra e descarta pacotes destinados a outros ONTs.
TDMA permite que múltiplos transmissores sejam conectados a um receptor. Para PON, o TDMA é utilizado para recombinar as múltiplas alimentações a montante no acoplador. Um divisor e um acoplador são frequentemente encontrados em um dispositivo.