光纤连接ONU主要有两种方式，一种是点对点形式拓扑(Point to Point; P2P)，从中心局到每个用户都用一根光纤;另外一种是使用点对多点形式拓扑方式(Point to Multi-Point; P2MP)的无源光网络(Passive Optical Network; PON)，其拓扑结构如图2所示。对于具有N个终端用户的距离为M km的无保护FTTx系统，如果采用点到点的方案，需要2N个光收发器和NM km的光纤。但如果采用点到多点的方案，则需要N十1个光收发器、一个或多个(视N的大小)光分路器、和大约M km的光纤，在这一点上，采用点到多点的方案，大大地降低了光收发器的数量和光纤用量，并降低了中心局所需的机架空间，有着明显的成本优势。
点对点直接光纤连接具有容易管理、没有复杂的上行同步技术和终端自动识别等优点。另外上行的全部带宽可被一个终端所用，这非常有利于带宽的扩展。但是这些优点并不能抵消它在器件和光纤成本方面的劣势。
Ethernet + Media Converter就是一种过渡性的点对点FTTH方案，此种方案使用媒体转换器(Media Converter;MC)方式将电信号转换成光信号进行长距离的传输。其中MC是一个单纯的光电/电光转换器，它并不对信号包做加工，因此成本低廉。这种方案的好处是对于已有的电的Ethernet设备只需要加上MC即可。MC方式的拓扑结构如图3所示。对于目前已经普及的100 Mbps Ethernet网络而言，100 Mbps的速率也可满足接入网的需求，不必更换支持光纤传输的网卡，只需要加上MC，这样用户可以减少升级的成本，是点对点FTTH方案过渡期间网络的解决方案。由于其技术架构相当简单、便宜并直接结合以太网络而一度成为日本FTTH的主流，但在2004 OFC会议中，NTT宣称将从现在起日本FTTH标案将采取点对多点(Point to Multi-Point, P2MP)架构的PON网络模式，势必将影响MC的未来。
在光接人网中，如果光配线网(ODN)全部由无源器件组成，不包括任何有源节点，则这种光接人网就是PON。PON的架构主要是将从光纤线路终端设备OLT下行的光信号，通过一根光纤经由无源器件Splitter(光分路器)，将光信号分路广播给各用户终端设备ONU/T，这样就大幅减少网络机房及设备维护的成本，更节省了大量光缆资源等建置成本，PON因而成为FTTH最新热门技术。PON技术始于20世纪80年代初，目前市场上的PON产品按照其采用的技术，主要分为APON/BPON(ATM PON/宽带PON)、EPON(以太网PON)和GPON(千兆比特PON)，其中，GPON是最新标准化和产品化的技术。不同PON技术有着不同的优缺点，如表1所示。
PON作为一种接入网技术，定位在常说的"最后一公里"，也就是在服务提供商、电信局端和商业用户或家庭用户之间的解决方案。
随着宽带应用越来越多，尤其是视频和端到端应用的兴起，人们对带宽的需求越来越强烈。在北美，每个用户的带宽需求在5年内将达到20~50Mb/s，而在10年内将达到70Mb/s。在如此高的带宽需求下，传统的技术将无法胜任，而PON技术却可以大显身手。
1987年英国电信公司的研究人员最早提出了PON的概念。下面对几种分别进行介绍。
APON是在1995年提出的，当时，ATM被期望为在局域网(LAN)、城域网(MAN)和主干网占据主要地位。各大电信设备制造商也研发出了APON产品，目前在北美、日本和欧洲都有APON产品的实际应用。然而APON经过多年的发展，并没有很好的占领市场。主要原因是ATM协议复杂，APON的推广受阻的影响，另外设备价格较高，相对于接入网市场来说还较昂贵。由于APON只能为用户端提供ATM服务，2001年底FSAN更新网页把APON改名为BPON，即"宽带PON"， APON标准衍变成为能够提供其他宽带服务(如Ethernet接入、视频广播和高速专线等)的BPON标准。
在局域网领域，Ethernet技术高速发展。Ethernet已经发展成为了一个广为接受的标准，现在全球有超过400万个以太端口，95%的LAN都是使用Ethernet技术。Ethernet技术发展很快，传输速率从 10 Mbit/s、100Mbit/s到1000Mbit/s、10 Gbit/s甚至40 Gbit/s，呈数量级提高;应用环境也从LAN向MAN、核心网发展。
EPON就是是由IEEE 802.3工作组在2000年11月成立的EFM(Ethernet in the First Mile)研究小组提出的。EPON是几个最佳的技术和网络结构的结合。EPON以Ethernet为载体，采用点到多点结构、无源光纤传输方式，下行速率目前可达到10 Gbit/s，上行以突发的以太网包方式发送数据流。另外，EPON也提供一定的运行维护和管理(OAM)功能。
EPON技术和现有的设备具有很好的兼容性。而且EPON还可以轻松实现带宽到10 Gbit/s的平滑升级。新发展的服务质量(QoS)技术使以太网对语音、数据和图像业务的支持成为可能。这些技术包括全双工支持、优先级(p802.1p)和虚拟局域网(VLAN)。但目前Ethernet支持多业务的标准还没有形成，它对非数据业务，尤其是TDM业务还不能很好地支持。另外，和GPON相比它的传输效率较低。
2001年，FSAN组启动了另外一项标准工作，旨在规范工作速率高于1Gbit/s的PON网络.这项工作被称为Gigabit PON(GPON)。GPON除了支持更高的速率之外，还要以很高的效率支持多种业务，提供丰富的OAM&P功能和良好的扩展性。大多数先进国家运营商的代表，提出一整套"吉比特业务需求"(GSR)文档，作为提交ITU-T的标准之一;反过来又成为提议和开发GPON解决方案的基础。这说明GPON是一种按照消费者的准确需求设计、由运营商驱动的解决方案，是值得产品用户信赖的。
FTTx在传输层的设计中分为三类，分别是Duplex双纤双向回路，Simplex单纤双向回路和Triplex单纤三向回路。其中双纤回路是在OLT端和ONU端之间使用两路光纤连接，一路为下行(Downstream)，信号由OLT端到ONU端;另一路为上行(Upstream)，信号由ONU端到OLT端。Simplex单纤回路又称为Bidirectional，简称BIDI，这种方案只使用一条光纤连接OLT端和ONU端，并利用WDM方式，以不同波长的光信号分别传送上行和下行的信号。这种利用WDM方式传输的单纤回路和Duplex双纤回路相比可减少一半的光纤使用量，可以降低ONU用户端的成本，但是使用单纤方式时在光收发模块上要引入分光合光单元，架构比使用双纤方式的光收发模块复杂一点。BIDI上行信号选用1260至1360 nm波段的激光传输，下行则使用1480至1580 nm波段。而在双纤回路中则是上下行都使用1310 nm波段传送信号。
在2004年中国光电产业论坛上，赵梓森院士等多位专家都认为，未来的广电市场将是推动FTTH在中国发展的主力军，因此采用三波长的PON比较方便，其中一个波长(1550nm)传输广播电视，2个波长(1310/1490nm)传输上下行数据，这就需要所谓的Triplex架构。而Triplexer也就成为FTTH系统需要的一种关键元器件，烽火科技集团根据市场需要又迅速推出单纤三向光电产品，主要应用在FTTZ(光纤到小区)、FTTB(光纤到大楼)、FTTH(光纤到家)中。
