本发明公开了一种PON系统中的时间同步方法，OLT，ONU和PON系统。该方法包括：OLT向ONU广播时间同步数据，该时间同步数据包括时间计数信息和时间信息，时间信息与ONU的本地时间计数达到时间计数信息所指示的计数值的时刻关联，ONU接收该时间同步数据。各个ONU本地时间计数达到所述时间计数信息所指示的计数值时，根据时间信息进行时间同步。OLT可以通过广播gem port，或者广播LLID，或者广播PLOAM向ONU广播时间同步数据。OLT的PON口只需要广播一次即可，则该PON口下的所有ONU均可以接收到该时间同步数据，不需要分别针对每个ONU单播，从而有效地降低了OLT的单板CPU的负荷。