Chuẩn IEEE 802.3 định nghĩa hai cấu hình cơ bản cho một mạng Ethernet. Một cấu hình mà trong đó các trạm triển khai chung môi trường truyền dẫn sử dụng giao thức đa truy cập sóng mang có phát hiện xung đột. Trong cấu hình còn lại, các trạm sẽ giao tiếp với nhau thông qua một chuyển mạch sử dụng các tuyến kết nối điểm- điểm và song công. Tuy nhiên, EPON có một số đặc tính mà khiến cho nó không thể triển khai trên một trong hai cấu hình này mà thay vào đó ta phải kết hợp cả hai.
Ở hướng xuống, EPON hoạt động như một mạng quảng bá. Khung Ethernet được truyền bởi OLT qua bộ chia quang thụ động 1: N đến từng ONU với N trong khoảng từ 4 đến 64. ONU sẽ lọc bỏ các gói tin không phải là của nó nhờ vào địa chỉ MAC trước khi truyền các gói tin còn lại đến người dùng.
Nguồn: © 2004 Ethernet in the First Mile Alliance
Ở hướng lên, vì đặc tính định hướng của bộ kết hợp quang thụ động, khung dữ liệu từ bất kỳ ONU nào chỉ đến OLT mà không đến các ONU khác. Trong trường hợp đó thì ở hướng lên đặc tính của EPON giống như kiến trúc điểm - điểm. Tuy nhiên, không giống như mạng điểm - điểm thật sự, các khung dữ liệu trong EPON từ các ONU khác nhau được truyền đồng thời vẫn có thể bị xung đột. Vì vậy, ở hướng lên tức là từ người dùng đến mạng, ONU cần sử dụng một vài cơ chế tránh xung đột dữ liệu và chia sẽ dung lượng kênh quang hợp lý. Ở đây, luồng dữ liệu hướng lên được phân bố theo thời gian
Nguồn: © 2004 Ethernet in the First Mile Alliance
Hình 4.4: Lưu lượng hướng lên trong EPON
Tất cả các ONU được đồng bộ hoá với một tham chiếu thời gian chung và mỗi ONU được phân bổ một khe thời gian. Mỗi khe thời gian có khả năng mang nhiều khung Ethernet. Một ONU nên có bộ đệm khung nhận được từ một thuê bao cho đến khi khe thời gian của nó đến. Khi khe thời gian của nó đến, các ONU sẽ "gắn" tất cả các khung được lưu trữ ở tốc độ kênh đầy đủ mà phải tương ứng với một mức tiêu chuẩn Ethernet
Nếu không có khung nào trong bộ đệm để điền vào khe thời gian thì 10 bit không tải trọng sẽ được truyền. Sự sắp xếp định vị khe thời gian hợp lý có thể định
dựa vào hàng đợi tức thời trong từng ONU. Có nhiều mô hình định vị như là định vị dựa vào quyền ưu tiên của dữ liệu, dựa vào chất lượng dịch vụ QoS hay dựa vào mức dịch vụ cam kết SLAs-Service Level Agreements...