基本原理
SDH采用的信息結構等級稱為同步傳送模塊STM－N（Synchronous Transport Mode，N=1，4，16，64），最基本的模塊為STM－1，四個STM－1同步複用構成STM－4，16個STM－1或四個STM－4同步複用構成STM－16，四個STM－16同步複用構成STM－64，甚至四個STM－64同步複用構成STM－256；SDH采用塊狀的幀結構來承載信息。
每幀由縱向9行和橫向270×N列字節組成，每個字節含8bit，整個幀結構分成段開銷（Section OverHead，SOH）區、STM－N淨負荷區和管理單元指針（AU PTR）區三個區域，其中段開銷區主要用于網絡的運行、管理、維護及指配以保證信息能夠正常靈活地傳送，它又分為再生段開銷（Regenerator Section OverHead，RSOH）和複用段開銷（Multiplex Section OverHead，MSOH）；淨負荷區用于存放真正用于信息業務的比特和少量的用于通道維護管理的通道開銷字節；管理單元指針用來指示淨負荷區内的信息首字節在STM－N幀内的準确位置以便接收時能正确分離淨負荷。
SDH的幀傳輸時按由左到右、由上到下的順序排成串型碼流依次傳輸，每幀傳輸時間為125μs，每秒傳輸1/125×1000000幀，對STM－1而言每幀比特數為8bit×（9×270×1）=19440bit，則STM－1的傳輸速率為19440×8000=155.520Mbit/s；而STM－4的傳輸速率為4×155.520Mbit/s=622.080Mbit/s；STM－16的傳輸速率為16×155.520（或4×622.080）=2488.320Mbit/s。
SDH傳輸業務信号時各種業務信号要進入SDH的幀都要經過映射、定位和複用三個步驟。ITU-TG.707标準建議的複用映射結構如圖所示。
映射是将各種速率的信号先經過碼速調整裝入相應的标準容器（C），再加入通道開銷（POH）形成虛容器（VC）的過程，幀相位發生偏差稱為幀偏移。
定位即是将幀偏移信息收進支路單元（TU）或管理單元（AU）的過程，它通過支路單元指針（TU PTR）或管理單元指針（AU PTR）的功能來實現。
複用的概念比較簡單，複用是一種使多個低階通道層的信号适配進高階通道層，或把多個高階通道層信号适配進複用層的過程。複用也就是通過字節交錯間插方式把TU組織進高階VC或把AU組織進STM-N的過程，由于經過TU和AU指針處理後的各VC支路信号已相位同步，因此該複用過程是同步複用原理與數據的串并變換相類似。
拓撲結構
SDH網絡具有鍊型、星型、環型、樹型和網孔型等結構形式，其中雙環結構是一種常用的形式，因為其具有自愈功能，能提供較高的可靠性。較常用的有雙纖單向通道保護環和雙纖雙向複用段保護環。
維護測試
當前的SDH網絡在開通業務之前，要進行各種各樣的傳輸性能測試和特性驗證，主要進行以下幾點的測試驗證。
業務功能性
包括開銷字節的發送及解碼。
傳輸性能
BERT誤碼測試，就是在各種速率下，傳輸誤碼性能的測試。
抖動漂移
對設備及網絡進行抖動性能分析（包括：固有抖動、抖動轉移特性、抖動傳函等）和漂移測試。
特點
SDH之所以能夠快速發展這是與它自身的特點是分不開的，其具體特點如下：
優點
（1）SDH傳輸系統在國際上有統一的幀結構數字傳輸标準速率和标準的光路接口，使網管系統互通，因此有很好的橫向兼容性，它能與現有的PDH完全兼容，并容納各種新的業務信号，形成了全球統一的數字傳輸體制标準，提高了網絡的可靠性。
（2）SDH接入系統的不同等級的碼流在幀結構淨負荷區内的排列非常有規律，而淨負荷與網絡是同步的，它利用軟件能将高速信号一次直接分插出低速支路信号，實現了一次複用的特性，克服了PDH準同步複用方式對全部高速信号進行逐級分解然後再生複用的過程，由于大大簡化了DXC，減少了背靠背的接口複用設備，改善了網絡的業務傳送透明性。
（3）由于采用了較先進的分插複用器（ADM）、數字交叉連接（DXC）、網絡的自愈功能和重組功能就顯得非常強大，具有較強的生存率。因SDH幀結構中安排了信号的5%開銷比特，它的網管功能顯得特别強大，并能統一形成網絡管理系統，為網絡的自動化、智能化、信道的利用率以及降低網絡的維管費和生存能力起到了積極作用。
（4）由于SDH多種網絡拓撲結構，它所組成的網絡非常靈活，它能增強網監，運行管理和自動配置功能，優化了網絡性能，同時也使網絡運行靈活、安全、可靠，使網絡的功能非常齊全和多樣化。
（5）SDH有傳輸和交換的性能它的系列設備的構成能通過功能塊的自由組合，實現了不同層次和各種拓撲結構的網絡，十分靈活。
（6）SDH并不專屬于某種傳輸介質，它可用于雙絞線、同軸電纜，但SDH用于傳輸高數據率則需用光纖。這一特點表明，SDH既适合用作幹線通道，也可作支線通道。例如，我國的國家與省級有線電視幹線網就是采用SDH，而且它也便于與光纖電纜混合網(HFC)相兼容。
（7）從OSI模型的觀點來看，SDH屬于其最底層的物理層，并未對其高層有嚴格的限制，便于在SDH上采用各種網絡技術，支持ATM或IP傳輸。
（8）SDH是嚴格同步的，從而保證了整個網絡穩定可靠，誤碼少，且便于複用和調整。
（9）标準的開放型光接口可以在基本光纜段上實現橫向兼容，降低了聯網成本。
缺點
有效性和可靠性是一對矛盾，增加了有效性必将降低可靠性，增加可靠性也會相應的使有效性降低。SDH的一個很大的優勢是系統的可靠性大大的增強了（運行維護的自動化程度高），這是由于在SDH的信号－－STM-N幀中加入了大量的用于OAM功能的開銷字節，這樣必然會使在傳輸同樣多有效信息的情況下，隻有當PDH信号是以140Mbit/s的信号複用進STM-1信号的幀時，STM-1信号才能容納64×2Mbit/s的信息量，但此時它的信号速率是155Mbit/s，速率要高于PDH同樣信息容量的E4信号（140Mbit/s），也就是說STM-1所占用的傳輸頻帶要大于PDHE4信号的傳輸頻帶。
2.指針調整機理複雜
SDH體制可從高速信号中直接下低速信号，省去了多級複用/解複用過程。而這種功能的實現是通過指針機理來完成的，指針的作用就是時刻指示低速信号的位置，以便在“拆包”時能正确地拆分出所需的低速信号，保證了SDH從高速信号中直接下低速信号的功能的實現。可以說指針是SDH的一大特色。但是指針功能的實現增加了系統的複雜性。最重要的是使系統産生SDH的一種特有抖動－－由指針調整引起的結合抖動。這種抖動多發于網絡邊界處，其頻率低，幅度大，會導緻低速信号在拆出後性能劣化，這種抖動的濾除會相當困難。
3.軟件的大量使用對系統安全性的影響
SDH的一大特點是OAM的自動化程度高，這也意味軟件在系統中占用相當大的比重，這就使系統很容易受到計算機病毒的侵害，特别是在計算機病毒無處不在的今天。另外，在網絡層上人為的錯誤操作、軟件故障，對系統的影響也是緻命的。這樣系統的安全性就成了很重要的一個方面。所以設備的維護人員必須熟悉軟件，選用可靠性較高的網絡拓撲。
發展趨勢
SDH作為新一代理想的傳輸體系，具有路由自動選擇能力，上下電路方便，維護、控制、管理功能強，标準統一，便于傳輸更高速率的業務等優點，能很好地适應通信網飛速發展的需要。迄今，SDH得到了空前的應用與發展。在标準化方面，已建立和即将建立的一系列建議已基本上複蓋了SDH的方方面面。在幹線網和長途網、中繼網、接入網中它開始廣泛應用。且在光纖通信、微波通信、衛星通信中也積極地開展研究與應用。
近些年，點播電視、多媒體業務和其他寬帶業務如雨後春筍般紛紛出現，為SDH應用在接入網中提供了廣闊的空間。
SDH技術應用于接入網的好處是：
1）對于要求高可靠、高質量業務的大型企事業用戶，SDH可以提供較為理想的網絡性能和業務可靠性。
2）可以将網管範圍擴展至用戶端，簡化維護工作。
3）利用SDH固有靈活性，可使網絡運營者更快、更有效地提供用戶所需的長期和短期業務需求。
從技術上來看，接入層的相對帶寬需求較小，需要提供Ethernet、TDM，可能還有ATM等綜合業務傳送。以SDH系統為基礎并能夠提供Ethernet、ATM傳送與處理的系統（包括TDM、Ethernet與ATM接口，甚至包括Ethernet和ATM交換模塊）将是解決接入層傳送的主要方法，這種方式可廉價地在一個業務提供點（POP）上提供高質量專線、ATM、Ethernet等業務的接入、傳送和保護。
随着骨幹傳輸容量不斷增大，城域傳輸網絡的接入能力也多樣化。但以IP為主的網絡業務仍然是不可預知的，這需要傳輸網絡具有更好的自适應能力，而這種自适應能力不僅僅是網絡接口或網絡容量的适應能力，而且要求網絡連接的自适應能力。總的來說，低成本、靈活快速的完成運營商端局到用戶端的業務接入和業務收斂是對未來城域網接入系統的主要需求。
簡單地講，這種采用SDH傳輸以太網等多種業務的方式就是将不同的網絡層次的業務通過VC級聯的方式映射到SDH電路的各個時隙中，由SDH網絡提供完全透明的傳輸通道，從物理層的設備角度上看是一個集成的整體。這種解決方案可以大幅度地降低投資規模，減少設備占地面積，降低功耗，進而降低網絡運營商的運營成本。同時，提供多業務的能力還可以使網絡運營商能夠快速地部署網絡業務，提高業務收入，增強市場競争能力。
綜上所述，SDH以其明顯的優越性已成為傳輸網發展的主流。SDH技術與一些先進技術相結合，如光波分複用（WDM）、ATM技術、Internet技術（Packet over SDH）等，使SDH網絡的作用越來越大。SDH已被各國列入21世紀高速通信網的應用項目，是電信界公認的數字傳輸網的發展方向，具有遠大的商用前景。
