最初为实现光纤网中光接口的标準化，以便于不同厂商的产品在光路上互通，从1985年起，美国国家标準协会(ANSI)根据贝尔研究所提出的全同步网构想，着手起草同步光网路(SONET)标準。国际电信联盟电信标準部门(ITU-T)的前身——国际电报电话谘询委员会(CCITT)从1986年开始研究以SONET概念为基础、但重新命名为SDH的同步数字型系全球统一标準，并于1988年通过了第一批SDH建议，相关建议涉及复用速率、网路节点接口、复用结构、复用设备、网路管理、线路系统、光接口、信息模型、网路结构等，对其速率系列、信号格式和复用结构等基本内容做出了规定。随后又陆续通过了一系列建议，对SDH的各个方面逐步加以规範，形成了一套完整的全球统一的同步数字传输网标準，使之成为不仅适用于光纤，而且也适用于微波和卫星传输的通用技术体制，命名为同步数字系列(SDH)。。目前，SDH已经确立了在数字传输方面的主导地位。中国邮电部门从1994年起在干线上逐步引入SDH系统，电力通信部门也在其之后不久开始採用SDH并逐渐作为主干线路的首选。

SDH是为了克服PDH的固有缺点而研究和发展起来的。它是以同步方式实现数位讯号复用和构建传输网路的一种通信体制。与準同步数字型系(ple-siochronous digital hierarchy，PDH)相比，SDH具有一系列优点。它不仅是一种全新的复用方式，而且是一种先进的传输网路体制。基于SDH的同步数字传输网(简称SDH网)已经成为现代通信网的重要基础之一。

SDH克服了PDH的弱点，使1544Kb/s和2048Kb/s两种PDH系列在STM-1等级上得到统一，网路节点接口有了世界性标準。SDH採用同步复用方式和灵活的复用映射结构，可利用软体从高速数字流中一次直接分插出低速支路的信号，上下业务方便，也简化了DXC的实现。SDH块状帧结构中有占5%的开销比特，使网路的运行管理、维护能力大大增强，也有利于通信网效率和可靠性的提高。SDH网还具有信息净荷和定时透明性，可简化网路管理和适应在準同步环境下工作，SDH与PDH网兼容，且容纳ATM信元和其他各种业务信号。SDH将取代PDH，并为实现宽频通信提供条件。

PDH的主要缺点是：①以準同步方式逐级复接，结构複杂，支路信号上、下困难;②帧结构中开销比特较少，运行、管理和维护(OAM)能力差，只能靠人工交叉连线和停业务测试;③虽然电接口是标準的，但光接口未标準化，光路不能互通;④全世界存在三种不兼容的区域性标準，不利于国际互通。

SDH的主要优点：①以同步方式按位元组复用，结构简洁明了，支路信号上、下方便，设备减少，功能增强;②具有强大的运行、管理和维护(OAM)能力，较方便地组织自愈网，便于提高效率、降低成本和增强可靠性;③高度标準化的光接口，加上强大的管理能力，容易实现光、电端机合一，简化设备，加强互通性;④开放性好，既能传送现有的大部分PDH信号，又能承载ATM等分组格式的信号，具有双向兼容性。

信号速率， ITU-T已规定了四个等级的SDH信号，记为STM-N(N= 1，4，16，64)，见表。STM-1是最基本的第1级同步传送模组，更高等级的STM-N信号的速率为STM-1的N倍，每个等级之间相差4倍。

STM-N信号帧一般用二维矩阵表示，由(270×N)列×9行共2430×N个位元组组成，每位元组8比特。信号传送时从左上角开始，从左到右，自上而下，按顺序传送，每秒传送8000帧。STM-N帧的基本结构见图。

段开销(section overhead，SOH)，是 STM帧结构中为了保证信息净负荷正常灵活传送所必需的附加位元组，主要是供网路运行、管理和维护使用的位元组，包括再生段开销(3×9N位元组)和复用段开销(5×9N位元组)。对于STM-1而言，每帧有72个位元组(72×8bit)可用于段开销，也即可用于网路运行、管理和维护目的，信息速率为4.608Mbit/s。

信息净负荷 (pay load)，是帧结构中存放承载信息的区域。但要指出的是，净负荷区域中还包含有用于通道性能监视、管理和控制的通道开销位元组(pathoverhead，POH)。

管理单元指针 (AU PTR)，是一种指示符，主要用来指示信息净负荷的第1个位元组在STM-N帧内的準确位置，以便在接收端正确地分解。

SDH复用原理， 由基本模组信号STM-1至STM-N的复用，採取同步复用并按位元组间插(交织)的方式。SDH复用的难点是如何将现有的PDH信号纳入同步传送模组。其基本方法是通过映射、定位和复用三个步骤，如图2所示。

映射，指将PDH信号送入容器C-n，经过变换处理，将PDH信号元素(比特)变为容器中位置唯一的元素(比特)，并进行必要的码速调整和加入通道开销等，构成虚容器VC-n。这一过程称为映射。映射分异步映射和同步映射两大类。SDH中，前者採用正码速调整和正/零/负码速调整两种方式;后者无需速率适配，分比特同步和位元组同步两种方式。按净负荷在高阶VC内的定位方式，同步映射中又分浮动模式和锁定模式，异步映射则仅有浮动模式。实际使用方式为：2048 kbit/s可用正/零/负码速调整异步映射及浮动或锁定的位元组同步映射;34368 kbit/s可用正/零/负码速调整异步映射，同步映射方式待定;139264 kbit/s只用正码速调整的异步映射。

定位，指经过映射后，VC之间已经是同步的，但是VC、TU、AU之间仍可能存在瞬时的相位或频率差别，需要进行校準。SDH中採用指针调整技术，其基本原理是通过指针指示净负荷在STM-N帧内的第一个位元组的位置，因而净负荷在STM-N帧内是浮动的，其相位可通过设定指针来调整或通过阅读指针来确认。若同步映射採用锁定模式，则无需指针定位。

复用，指经过定位处理的TU可按照图2所示的路径，经过1～4次复用组合和AUG开销处理，形成完全的STM-N帧。

图2 SDH一般复用结构

SDH网元，构成SDH网路的基本单元(networkelement)，简称网元(NE)。关于网元的种类，ITU-T有详细的分类和规定。总的来看，分四大类：同步数字交叉连线设备(SDXC)、分/插复用设备(ADM)、同步复用设备(MUX)和同步再生设备(REG)。除此之外，所有网元都应能与传输网管理系统相连，共同发挥作用，实现网管功能。

同步数字交叉连线设备

同步数字交叉连线设备(SDXC) 允许接入不同等级的速率的数位讯号，并对其全部或一部分进行交叉连线(半永久的交换)，或从高阶信号中分出和插入低阶信号。

分/插复用设备

分/插复用设备(ADM) 连线两个工作线路连线埠和若干个用户连线埠，能从线路信号中分出和插入低阶信号。

同步复用设备

同步复用设备(MUX) 又称终端复用器(TM)，完成将PDH信号复用进入SDH，以及SDH低阶信号和高阶信号之间的复接和分接。

同步再生设备

同步再生设备(REG) 完成光纤线路信号的再生中继、再生段开销处理以及传输性能监视。

SDH接口主要是光接口，也有电接口。电接口只适用于STM-1，採用同轴电缆连线，最大距离约70m。光接口则能适应从低速到高速，从短途到长途等广泛的套用场合。由于SDH的开放性要求，ITU-T已对SDH光接口做出了较为完整和严格的规範，以保证不同厂家生产的网元也能在光路上互通。

由于SDH具有同步复接、支路分出及插入灵活、OAM能力强等优点，可以用SDXC及ADM等作为网路节点设备，非常灵活地组成各种形式的SDH传输网(或SDH传送网)。严格地讲，传输网是指实体设备组成的物理网路，而传送网则是传输网信息传送逻辑功能的集合(即逻辑意义上的网)。如不加严格区分，传输网(或传送网)则泛指由传输链路、交叉节点以及它们的功能组合构成的整体，包括实体网和逻辑网。

基于SDH的传送网功能体系可以分解为三层：电路层、通道层和传输媒质层。

为用户提供64kbit/s、2Mbit/s等速率的通信电路组成的网路。电路层中的某一条电路可能通过通道层网路中的几个通道和传输媒质层网路中的几个段。

为一个或多个电路层网路提供信息传送通道的逻辑网，可进一步划分为高阶通道层(VC-3、VC-4)网路和低阶通道层(VC-11，VC-12，VC-2和VC-3)网路。SDH网的一个重要特点是能够对通道层网路的连线进行管理和控制。

与传输媒质(光缆或无线)有关，支持一个或多个通道层网路，可进一步划分为段层网路和物理媒质层网路(简称物理层)。其中段层网路涉及为提供通道层两个节点间信息传递的所有功能;物理层网路涉及具体的支持段层网路的传输媒质，如光缆和无线。在SDH网中，段层网路还可以再细分为复用段层网路和再生段层网路。复用段层网路涉及复用段终端之间的端到端信息传递，诸如为通道层提供同步和复用功能并完成复用段开销的处理和传递等;再生段层网路涉及再生器之间或再生器与复用段之间的信息传递，诸如定帧、扰码、再生段误码监视以及再生段开销的处理和传递等。物理层网路主要完成光(电)脉冲形式的比特传送任务，与开销无关。

SDH传送网功能体系分层模型对于理解SDH自愈网原理、分类和特点，做好通信网规划、通信网组织和分层管理等具有指导意义。

SDH网路管理系统主要分为三层：最上层即第一层为网路管理层(NC)，又称网路控制层，负责对所辖SDH全网进行监视与控制，在SDH网内可以包含多个子网，网路管理层应具备通信管理网(TMN)所要求的主要管理套用功能;第二层为网元管理层(EM)，直接对网路中的设备进行集中监视和操作控制，能提供诸如配置管理、故障管理、性能管理、安全管理和计费管理等功能，此外还能提供一些附加管理软体来支持财务、设备资源和维护分析等;第三层为网路单元层(NE)，SDH的网路单元(SNE)本身也具有一些管理功能，其基本功能包括单个网元的配置修改、故障、性能等管理功能。在实现分散式管理的情况下，网路管理系统通过软体下载可使单个网元具有很强的管理功能。