Для выделенной линии, несмотря на то, что заказчики платят за предоставляемые им специализированные сервисы и выделенную пропускную способность, оператор всё равно использует технологии мультиплексирования внутри сети. Мультиплексирование заключается в использовании схемы, которая позволяет нескольким логическим сигналам совместно использовать один физический канал. Наиболее распространены два типа мультиплексирования: мультиплексирование с разделением по времени (TDM) и статистическое мультиплексирование с разделением по времени (STDM).

TDM

Изначально компания Bell Laboratories разработала мультиплексирование TDM для увеличения объёма голосового трафика, проходящего по среде передачи данных. До изобретения мультиплексирования каждому телефонному вызову требовалась своя собственная физическая линия. Это было дорогостоящее и не масштабируемое решение. При использовании TDM пропускная способность одной линии делится на несколько отрезков времени. При TDM два или несколько каналов (потоков данных) передаются по одной и той же линии с выделением отдельных отрезков времени для передачи каждого канала. По существу, каналы используют линию по очереди.

Мультиплексирование TDM является понятием физического уровня. В нём не учитывается природа данных, подвергающихся мультиплексированию в исходящем канале. TDM не зависит от протокола уровня 2, используемого входящим каналом.

Мультиплексирование TDM можно пояснить на примере движения по скоростным трассам. Чтобы направить трафик с четырёх дорог в другой город, весь трафик можно направить по одной полосе, если дороги одинаково обслуживаются и трафик синхронизирован. Если с каждой из четырёх дорог каждые 4 секунды выезжает автомобиль на главную автостраду, то на эту автостраду каждую секунду выезжает один автомобиль. Если скорость всех автомобилей синхронизирована, столкновений не возникает. В месте назначения ситуация обратная — автомобили съезжают с автострады и выезжают на местные дороги в соответствии с тем же механизмом синхронизации.

Именно этот принцип используется в синхронном TDM при отправке данных по линии. TDM повышает пропускную способность линии передачи путем деления времени передачи на небольшие равные интервалы для передачи в канал битов из нескольких источников входящих потоков.

На рисунке мультиплексор (MUX) в передатчике принимает три отдельных сигнала. MUX делит сигнал на сегменты. MUX передаёт все сегменты в единственный канал, вставляя каждый отдельный сегмент в определенный отрезок времени.

MUX на принимающей стороне заново реорганизует поток TDM в три отдельных потока данных, основываясь только на времени прибытия каждого бита. Метод, названный чередованием битов, отслеживает число и последовательность битов от каждого конкретного потока, чтобы при получении их можно было быстро и эффективно реорганизовать в исходный поток. Метод чередования байтов выполняет те же функции, но поскольку в каждом байте восемь битов, этому процессу требуется более длинный отрезок времени.