同步操作是sonet/sdh网络极为重要的部份，这从其“同步光网”(synchronous optical network) 的名称即可看出。同步操作可透过多任务方式有效率地将低速语音、数据和视讯流量加入高速讯号。它还能简化ds0和ds1等低速率讯号的塞入和取出过程，不需执行讯号解调就能将它们并入千兆位等级讯号。这些优点大幅降低sonet/sdh设备的成本和设计复杂性，却也为sonet网络的频率功能带来更大负担。sonet频率功能除须确保网络所有设备同步操作外，还要提供设备内部的频率分布与频率管理。由于频率功能极为重要，线路卡频率架构必须采用冗余式设计，把主要系统频率故障导致服务中断的机率降到最小。除此之外，线路卡参考频率的抖动幅度 (jitter performance) 对于线路端光网界面的讯号抖动幅度达到系统层级sonet/sdh要求极为重要。市场上已有模块层级解决方案和更先进的硅芯片解决方案能够满足这些严苛要求。

sonet/sdh网络同步

sonet/sdh网络的所有装置都会根据一个精准的频率源同步操作，这个称为stratum 1的频率参考通常由全球定位系统 (gps) 时钟讯号或原子钟提供，它也是整个网络最精确和最主要的参考频率。这个主要参考频率会串接到同步网络的其他设备；随着频率讯号延着网络向下传送，越后面的设备对于频率的要求就越宽松。

每个局端都有大楼综合频率供应装置 (building integrated timing supply，bits) 提供频率给各种类型设备，包括长途交换机 (toll switch)、塞取多任务器 (add-drop multiplexer)、数字交接器 (cross-connects)、多重服务供应平台 (multiservice provisioning platform)、数字回路载波设备 (digital-loop carrier) 以及dslam。由于频率讯号极为重要，bits会提供两组参考频率，其中主要频率源称为参考频率a，辅助频率源称为参考频率b；如果主要频率源故障，sonet设备的频率子系统就会在不中断服务的情形下切换到辅助频率源。

sonet设备使用主要和辅助频率参考电路板来接收和锁定主要与辅助bits频率，这些频率参考电路板会如图1所示透过背板将系统参考频率分配给每张线路卡。传输线效应让低频频率的分布比高频频率简单，因此系统参考频率频率通常很低。oc-48和oc-192系统透过背板传送的参考频率通常包括8 khz、19.44 mhz和77.76 mhz等频率。

设计高速光通讯线路卡时，最大挑战之一是如何在线路卡上管理这些参考频率。如图2所示，锁相回路 (pll) 会把背板传来的低频参考频率转换为较高的频率，它们通常是线路速率的1/16th或1/64th。倍频后的频率除提供给2.5 gbps或10 gbps收发器传送端的并串转换器 (serializer) 担任参考频率之外，还能做为背板的并串/串并转换器(serdes) 以及讯框器 (framer)、映像器 (mapper) 和协议处理器的参考频率。

这个锁相回路必须满足某些独特要求，包括无中断切换 (hitless switching)、频率倍频和减少频率抖动幅度 (jitter attenuation)。

无中断切换

线路卡的频率电路负责决定哪个频率是线路卡的主要参考频率；如果主要频率故障，线路卡频率电路就会切换到备援参考频率。主要参考频率和备援参考频率之间的任何相位差都可能在锁相回路的输出端造成相位瞬时变动而影响下游系统效能，例如造成位错误率升高或sts指标调整次数变多，因此sonet对频率源切换过程 (clock rearrangement) 的频率输出相位变动率要求极为严格。sonet规定频率输出相位的峰对峰最大变动幅度必须小于gr-1244-core指定的最大时间间隔误差 (maximum time interval error，mtie)。由于mtie兼容解决方案可以透过不同方法将输出相位瞬时减至最小，例如吸收两个输入频率之间的相位差或在频率源切换过程设定输出频率相位，因此这种做法通常被称为无中断切换 (hitless switching)。

除此之外，sonet还要求线路卡在所选择的输入频率发生故障时，能透过手动和自动方式在输入频率和备援频率之间进行切换。自动切换可以包含复原功能，此时系统会在主要频率讯号故障时切换到辅助频率，等到讯号恢复正常后再切换回主要频率。自动切换也可以不包含复原功能，此时系统从主要频率切换到辅助频率后，就算主要频率恢复正常也会继续使用辅助频率。

许多厂商已开始提供模块层级解决方案，这些产品把无中断切换、开关控制逻辑以及采用压控石英振荡器 (vcxo) 或压控saw振荡器 (vcso) 的锁相回路整合在一起，使得输出频率达到sonet/sdh要求的讯号质量。