Då PON använder samma fibersträng för att skicka och ta emot data fungerar den passiva optiska splittern också som en optisk kombinerare som tar emot datatrafik från samma anslutna slutenheter. För att uppnå detta drar PON nytta av två olika typer av långlivade multiplexkoncept för telefoni: våglängdsmultiplexering och tidsdelning.
Våglängdsmultiplexering (WDM) möjliggör dubbelriktad trafik över en enda fiber genom att använda en annan våglängd för varje trafikriktning: våglängden på 1490 nanometer (nm) för trafik nedströms och våglängden på 1310 nm för trafik uppströms. Våglängden 1550 nm är reserverad för valfria överlagringstjänster, vanligtvis RF (analog) video.
Framtida versioner av PON-standarden kommer att definiera separata våglängder för bakåtkompatibilitet.
Tidsmultiplexering (TDM) gör det möjligt för flera slutenheter att sända och ta emot oberoende signaler över en enda fiber genom att reservera tidsluckor i en dataström. PON använder två sådana tekniker: TDM för nedströmstrafik och TDMA (time-division multiple access) för uppströmstrafik.
Som passiv enhet fungerar splittern som en fördelningspunkt, med ett enda flöde av nedströmsdata som sänds till alla anslutna ONT-slutpunkter. ONT:n tar emot paket som tilldelas dess TDM-kanal (ramtidslåda). Den filtrerar och avvisar paket som är avsedda för andra ONT:er.
TDMA gör det möjligt att ansluta flera sändare till en mottagare. För PON används TDMA för att kombinera flera uppströmsmatningar vid kopplaren. En splitter och en kopplare finns ofta i en och samma enhet.