A multiplexelési eljárások egyik leggyakoribb módja az időosztásos módon történő jelátvitel. Ez azt jelenti, hogy párhuzamosan egyszerre több csatornát, több jelet továbbítanak kis időeltéréssel egy adott vonalon. Ehhez először keskeny „időszeletekbe" tömörítik az átvinni kívánt jeleket, majd időben eltolva egymástól egy nagyobb sebességű jelfolyamba helyezik őket. Értelemszerűen, ha több jelet szeretnénk párhuzamosan átvinni, akkor a multiplexált jel órajelének frekvenciája is nagyobb kell legyen.

Az első kérdés: mennyivel nagyobb a multiplikált jel órajele az eredeti jelek órajelénél? Ha a jeleket időosztásos technológiával multiplikáljuk, az órajel minimum az eredeti jelek órajeleinek összege kell, hogy legyen. A 17. ábrán 4 azonos frekvenciájú jelet helyeztünk el egy jelfolyamban. Feltüntettük mind az eredeti jelek, mind pedig a multiplikált jel órajelét is.

A másik kérdés az időtartomány hossza, melyet felosztunk, azaz az időszelet nagysága. Ha túl hosszúra választjuk, akkor nagy tárolókapacitásra lesz szükségünk, hogy azokat az érkező jeleket, melyeket éppen nem viszünk át, tároljuk, hogy ne vesszenek el. Ha túl rövidre választjuk, akkor egyszerre túl kevés információt viszünk át. Mivel bináris kódszavak formájában történik a jeltovábbítás, érdemes ezt a kódszót egyszerre továbbítani. Ezt a tartományt, melyben mindegyik jelet elhelyeztük, és amelyik periodikusan ismétlődik, keretnek nevezzük. A keretben az egy jelhez rendelt tartományt („időszeletet") időrésnek hívjuk.

17. ábra
Időosztásos multiplexálás

Az időosztásos multiplexálás elvét használják fel a jelenlegi digitális rendszereink, a PCM és az SDH technológia. (Ezekről a rendszerekről és felépítésükről külön fejezetek szólnak.)

A szinkron időosztásos multiplexálás megkívánja olyan átviteli keretek definiálását, amelyek adott számú, rögzített hosszú időréseket tartalmaznak. Ezután minden felhasználót hozzárendelnek az átviteli keret egy a számára fenntartott időréséhez. Ezek az időrések periodikusan ismétlődnek. Az ismétlődési frekvencia alapegységét nevezik időrésnek. A „szinkron" megnevezést azért választották, mert az átviteli csatorna (vagy az annak megfelelő időrések) a keret átvitelének mindig ugyanabban az időpillanatában helyezkednek el - azaz szinkron viselkedést mutatnak.

18. ábra
Szinkron időosztásos multiplexelés

Függetlenül attól, hogy van-e információ a vonalon vagy nincs, az időrések az adott átviteli úthoz vannak rendelve, másik jel átvitelére nem alkalmazhatók (18. ábra).

Az aszinkron időosztásos multiplexálás esetében az átviendő jeleket egységnyi csomagokban helyezik el, melyek egyforma hosszúak (19. ábra). A bejövő jelek sorrendje és gyakorisága fogja meghatározni, melyik időrésbe melyik munkaállomás jele kerül. Mivel ezek a csatornák nem fixen vannak hozzárendelve az adott munkaállomáshoz, így rugalmasabban lehet a keretet kitölteni, azaz kisebb sebességgel is több információt lehet átvinni, mint a szinkron esetben. Az információ egységek különböző átviteli csatornákhoz rendelését numerikus, minden adatcsomaghoz hozzákapcsolt csatorna-azonosítókkal hajtják végre. Ebből következőleg az aszinkron időosztásos átvitelre néha úgy hivatkoznak, mint címkézett multiplexálásra.

19. ábra
Aszinkron időosztásos multiplexálás

Aszinkron multiplexálás esetén, mivel nincs kiosztott időrés, s az információ csomagokban van elhelyezve, az érkezés sorrendjében fogják átvinni a vonalon az egyes információt hordozó jeleket. Az azonos időben érkező jelek a prioritás sorrendjében kerülnek átvitelre. Hogy ne vesszen el sok információ, egy tárolóban kell elhelyezni sorba állítva a jeleket.