APON的工作原理如下：在下行方向采用点到多点的广播方式，由ATM交换机来的ATM信元先送给O1T，OLT将到达各个ONU的下行业务组装成帧，变为155.52Mb/s或622.08Mb/s的速率，以广播的方式用1550nm波长区发送到下行信道上，各个ONU收到所有的下行信元后，根据信元头信息VPIVCI（虚通道标识虚通路标识）从连续的信元流中取出属于自己的信元，再转换成原数据格式送给用户；在上行方向上，来自各个网络终端的用户数据由相应的AAL适配成ATM的格式，再由ONU将ATM信元装配成APON格式，并通过1310nm被长区，以155.52Mb/s的速率采用突发模式发送信元，以保证同一时刻仅有一个ONU发出上行信号，除去极少量的保护时隙和同步等开销，频带几乎可以全部利用。