Багатоканальні телекомунікаційні системи, в тому числі і цифрові, будуються за ієрархічним принципом. Цифровий потік, створюваний цифрової телекомунікаційної системою даному ступені ієрархії, виходить в результаті об'єднання кількох потоків ЦТС попереднього ступеня. Така операція називається тимчасовим группообразования (ВГ) або мультиплексированием. Кількість об'єднуються потоків визначається коефіцієнтом мультиплексування; в європейській плезиохронной цифровий ієрархії коефіцієнти мультиплексування для всіх щаблів вище першої рівні чотирьом. Рівні чотирьом і коефіцієнти мультиплексування синхронної цифрової ієрархії.
Принцип мультиплексування полягає в тому, що на передачу об'єднуються (компонентні) потоки записують кожен свого пристрій (ЗУ), а потім по черзі зчитують на загальну шину, на якій таким чином і утворюється загальний (агрегатний) потік. При цьому тривалість імпульсів компонентних потоків зменшують, по крайней мере, в число разів, рівна коефіцієнту мультиплексування. На прийомі здійснюється зворотна операція: з агрегатного потоку по черзі зчитують імпульси компонентних потоків, їх тривалості збільшують до колишнього розміру і подають на відповідні виходи.
У ЦТС ПЦИ з ЗУ черзі зчитують на загальну шину біти компонентних потоків, що відповідає побітові мультиплексуванню. У ЦТС СЦІ застосовується побайтово мультиплексування, при якому по черзі зчитують відрізки компонентних потоків розміром в 1 байт (8 біт). При цьому ці відрізки можуть збігатися з восьмирозрядних канальними сигналами ЦТС першого ступеня ієрархії (первинних ЦТС) або не збігатися з ними. У разі збігу говорять про поканально мультиплексировании. Можна об'єднувати потоки і по іншим їх структурам, наприклад по циклам передачі. У цьому випадку говорять про посистемний мультиплексировании.
Побітовое мультиплексування двох потоків ілюструє рис. 3.1, а на рис. 3.2 показана структурна схема записуючого пристрою одного з композитних потоків. Другий потік має точно таке ж ЗУ, виходи ЗУ об'єднані. Різниця ЗУ полягає лише в тому, що послідовності імпульсів зчитування, що подаються на них, зрушені відносно один одного на тактовий інтервал агрегатного потоку для того, щоб імпульси компонентних потоків в агрегатному потоці не перекривали.
Мал. 3.1. Принцип об'єднання цифрових потоків
Мал. 3.2. Записуючий пристрій компонентного потоку
На прийомі компонентні потоки поділяються (демультіплексіруются) тимчасовим селектором, що здійснює почергове зчитування імпульсів агрегатного потоку на перший і другий виходи. При цьому виникає задача ідентифікації (визначення) номерів прийнятих потоків, яка може бути вирішена, наприклад, в результаті вирівнювання фази приймача і передавача перед початком сеансу зв'язку. Такий спосіб мультиплексування називається синхронно-синфазним або синхронним з «жорсткою» фазою.
На практиці частіше застосовується синхронне мультиплексування з «плаваючою» ( «м'якої») фазою, зазвичай його називають просто синхронним мультиплексированием. Синхронне мультиплексування розглядається нижче.