如图一所示，一般ONT都会提供给用户一个POTS接口和一个高速接口，可能是以太网或DSL接口。该OLT包括许多PON接口单位，一个给数据业务使用的交换结构(switch fabric) (也可以是一个简单的光纤或语音频道的多路复用器)，以及一个网元(NE)控制器。这些ONT最终还是由NE控制器来管理，此控制器负责所有的ONT和OAM&P报告。OLT和ONT共同构成PON系统，其功能就如同一个网元(NE)一般。光纤的互连可被看成是一个扩展的背板。
在下行方向，OLT将数据资料传输给所有的ONU。此下行信号包含了所有ONT的下行数据资料、OAM功能的开销字节，以及上行传输所需之同步资讯。这些ONT在接收它们的下行数据资料时，所依据的是时间槽(time slots)、信元/封包地址、波长、或者CDMA码。
在上行的方向，这些ONU需要一个媒体访问控制协议(medium access control, MAC) 协议来分用这个无源光网络。最普遍的MAC协议是时分多址（TDMA），在此协议中每一个ONT都被分配一个时间槽(time slot)用来传输它们的上行数据资料。
图 1 – PON 案例
在各个ONT上行脉冲传输之间需要一个防护带宽时间(guardband time)，因此它们的传输不会在OLU接收器上互相重叠。各ONT信号以光速除以光纤折射指数(约为2m/s)的速率进行传输。大部份现今的PON系统都通过测距协议(ranging protocol)来测量此延迟，因此当ONT脉冲以最小的防护时间到达OLT 时可以被调整。
基本的TDMA PON系统会预先指定上行带宽的一个固定部份给每一ONT，不管所要传送的资料有多少。动态带宽分配(DBA)可让上行带宽使用起来更有效率。在采取DBA的情况下，每一ONT会将所需之带宽通知给OLT，其中包含不同业务等级的带宽请求。OLT会评估ONT的需求，分配相应的带宽给下一次上行传输。此OLT可能包括在DBA运算机制中与数据传输相关的服务等级协议(service level agreement, SLA)资料。这些带宽的分配都被传送到下游，一般都代表一个共同参考点的传送开始和停止/区间。在某些系统中，ONT必须在所分配的上行传输槽中决定传输资料之优先次序。
一般PON 系统都以同一光纤同时传送上行和下行数据资料。而方向性之客户有时习惯於在两个方向都用相同的波长，较高速的系统一般都在各方向使用不同的波长。最普遍的是采用粗波分复用(Coarse wave division multiplexing, CWDM)，其中使用1490或1550 nm 做下行方向，1310 nm 做上行方向，可将比较廉价的1310 nm激光安装在ONT。
值得注意的是某些PON系统采用1490 nm作为下行PON信号传输，而视视频以1550 nm的波长作为下行传输。以WDM做视频重叠对现有的配置提供一简单的升级，并增加下行的容量。类比视频传输则没有这些问题，因为缺乏数字内容，以及没有包含内数字容的规定。
