O projeto SONET tem quadro objetivos principais. O primeiro, a SONET tinha de tornar possível a interligação de diferentes concessionárias em rede. A concretização desse objetivo exigia a definição de um padrão de sinalização comum relacionado a comprimento de onda, sincronização, estrutura de enquadramento e outras questões.

Em segundo lugar, foram necessários alguns meio para unificar os sistemas digitais dos Estados Unidos, Europa e Japão, todos baseados em canais PCM de 64 kbps, mas todos combinados de formas diferentes (e incompatíveis).

Em terceiro lugar, a SONET teve de proporcionar um modo de multiplexar vários canais digitais. Em quarto lugar, a SONET tinha de oferecer recursos de operação, administração e manutenção.

Uma decisão inicial foi tornar a SONET um sistema TDM tradicional, com toda a largura de banda da fibra dedicada a um único canal contendo slots de tempo para os diversos subcanais. Portanto, a SONET é um sistema síncrono, controlado por um relógio mestre, cuja precisão é de aproximadamente uma parte em 10⁹. Os bits em uma linha SONET são transmitidos a intervalos extremamente precisos, controlados pelo relógio mestre.

O quadro básico da SONET é um bloco de 810 bytes, transmitido a cada 125 µs. Tendo em vista que a SONET é síncrona, os quadros são emitidos independente de haver ou não dados úteis a enviar. A taxa de 8.000 quadros/s corresponde exatamente à taxa de amostragem dos canais PCM utilizados em todos os sistemas de telefonia digital.