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基調講演１
『新生ＮＩＣＴと日本標準時』
独立行政法人情報通信研究機構電磁波計測部門研究主管
森川 容雄
～ 講 師 紹 介～
森 川 容 雄 独立行政法人情報通信研究機構電磁波計測部門研究主管1972年郵政省電波研究所（現、独立行政法人情報通信研究機構）入所。水素メ－ザ、セシウム周波数標準器などの原子周波数標準器、衛星を利用した精密時刻比較や周波数供給などの時間・周波数標準分野の研究ならびに衛星測位システムのための衛星搭載原子時計の研究開発に従事。
新生NICTと日本標準時
情報通信研究機構
電磁波計測部門
森川容雄
ビジョンNational Institute of Information and Communications Technology
ＩＣＴで未来社会を創るエンジンになる。
ICT Value ChainICT Value Chain
New ICT 日本発の新たなＩＣＴの「鍵」を作る。
Infrastructure for ICT Society ＩＣＴ社会の「安心・安全」を作る。
Challenge １０年後、２０年後の日本の「種」を作る。
Testbed & Promotion 技術の花開かせる「小槌」を作る。
研究成果を次につなげていくチェーン。
技術のチェーンで産学をつなぎ、研究開発からビジネス、そして豊かな生活へ。
ICTで未来社会を創るエンジンになる。
ICT Value ChainICT Value ChainＮＩＣＴビジョン
サービス
環境
生活
産業
大学
海外機関
社会
福祉
鍵
種
小槌
安心・安全
ＩＣＴで未来社会を創るエンジンになる
New ICT 日本発の新たなＩＣＴの「鍵」を作る。Infrastructure for ICT Society ＩＣＴ社会の「安心・安全」を作る。Challenge １０年後、２０年後の日本の「種」を作る。Testbed and Promotion 技術の花開かせる「小槌」を作る。
４つのEngine
戦略的プログラムの実現
研究の「実施」と「支援」の有機的結合
基礎から応用の一貫した研究開発
情報通信分野の事業支援・環境整備
産学官連携の主導技術移転の推進
４つのエンジンと戦略的プログラム
研究開発ネットワーク プログラム
アプリケーションプラットフォーム プログラム
民間基盤技術研究促進プログラム
新事業創出・育成 プログラム
Testbed and Promotion技術の花開かせる「小槌」を作る
New ICT日本発の新たなＩＣＴの「鍵」を作る
情報セキュリティ プログラム
タイム・測位 プログラム
電磁環境・電波資源開発 プログラム
高度放送 プログラム
環境・計測・宇宙天気 プログラム
Infrastructure for ICT SocietyＩＣＴ社会の「安心・安全」を作る
Challenge10年後、20年後の日本の「種」を作る
日本ならではの独創性と先見性に富み、未来のＩＣＴ社会において「世界標準」を実現する研究開発に取り組みます。
未来のＩＣＴ社会における国民生活・社会生活・国際社会・地球環境の「安心と安全」を確立する研究開発に取り組みます。
国民生活の未来を拓き、日本の産業・経済を安定的に発展させるために、「長期的視点」に立った先端的な研究開発に取り組みます。
技術を実用化に結びつけ新たなビジネス・サービスを創出させるため、民間等の研究支援、事業支援に取り組みます。
ナノＩＣＴ プログラム
バイオＩＣＴ プログラム
光・量子通信 プログラム
スペース・テクノロジー プログラム
ユビキタス・ＢＢ プログラム
モバイルＩＣＴ プログラム
コンテンツ利活用 プログラム
ヒューマンコミュニケーション プログラム
フォトニックネットワーク プログラム
時の歴史 科学技術・産業の基盤としての時間・周波数標準
自然界の周期現象を利用した時計と人類の歴史
・紀元前 古代エジプトの天文観測＆暦基幹産業としての農業への応用
・16世紀 Galileoの振り子の等時性の発見(1583)・17世紀 Huygensが最初の振り子時計を開発(1657)
・18世紀 J. Harissonによるマリンクロノメ－タの開発安全な航海に正確な時計が不可欠英国の経度法の制定－国王の身代金に相当する賞金
・20世紀 水晶時計・原子時計の発明GPS、IT等に応用 科学技術の基盤としての時間・周波数標準
マリンクロノメータ天文観測と暦水晶時計
原子時計振り子時計
標準時の発生－19世紀イギリスで発生－
• 18世紀 機械時計のイギリス中産階級への普及
• 19世紀 欧米で鉄道や電信が普及
人・物・情報の高速移動が可能になる
東西100kmで約6分の時差 @北緯51度
• 1840 Great Western RailwayがLondon Timeを採用
• 1880 GMTをイギリスの標準時に法律で定める
• 1883 米国、カナダの鉄道が標準時制度導入
• 1884 国際子午線会議
経度の統一（本初子午線採用）、世界日（平均太陽時の採用）
• 1886 勅令第51号公布 標準時の導入→中央標準時
平均太陽時から原子時へ
原子時平均太陽時
1967年 第13回
国際度量衡総会
秒（周波数）の定義秒はCs133原子の基底状態の二つの超微細準位の間の遷移に対応する放射の周期の9 192 631 770倍の継続時間である
原子時と 「うるう秒」
世界時 UT （地球回転観測から決
定されている時間：平均太陽時）に
対して UTC を±0.9秒以内に保つ
よう、1秒ステップで行われる調整
1961年から1971年まで標準周波数
のオフセットと時刻のステップ調整に
より世界時 UT に近似させていた原
子時 （１秒の長さが TAI と異なる）
うるう秒調整うるう秒調整
1972年からオフセット方式を廃止し、「う
るう秒」調整により UT1 に近似させてい
る原子時（１秒の長さがTAI と同一）
1967年国際度量衡総会（CGPM）において
“１秒はセシウム１３３原子の基状態の２つの超微
細準位間の遷移に対応する放射の 9,192,631,770周期の継続時間とする” と決定された。
「秒」の定義「秒」の定義
’89’90’91’92’93’94’95’96’97’98’99’00’01’02’03’04’05
’58 ’59 ’60’61
’62’63’64’65’66’67
’68
’69
’70
’72
’71
’73
’74
’75
’76
’77
’78
’79
’80’81
’82
’84
’83
’85
’86’87
’88
-1秒
-2秒
-3秒
-4秒
-5秒
-6秒
-7秒
-8秒
-9秒
-10秒
-11秒
-12秒
-13秒
-14秒
-15秒
-16秒
-17秒
-18秒
-19秒
-20秒
-21秒
-22秒
-23秒
-32秒
-24秒
-25秒
-26秒
-27秒
-28秒
-29秒
-30秒
-31秒
協定世界時 UTC協定世界時 UTC
-33秒
世界時 UT世界時 UT
旧協定世界時 UTC旧協定世界時 UTC
UTC≠UT＝GMT！！UTC≠UT＝GMT！！
国際原子時（TAI）国際原子時（TAI）
-34秒
信頼できる時刻？正確な時刻？
社会の中で認められた共通の時刻‖
標準時
信頼できる時刻？正確な時刻？
社会の中で認められた共通の時刻‖
標準時
インターネット社会とタイムビジネス
日本標準時と時刻の階層構
WorldTime Authority
UTC
National Time Authority (NTA)UTC(NICT)
Time Stamp Authority時 刻 認 証 機 関
利 用 者
ネットワ－ク上での時刻認証と時刻標準の階層構造国際時刻標準機関にトレ－サブルな日本標準時
日本標準時＝UTC(NICT)＋９時
ネットワ－ク上での時刻認証と時刻標準の階層構造国際時刻標準機関にトレ－サブルな日本標準時
日本標準時＝UTC(NICT)＋９時
時間・周波数標準の三要素
Cs原子時計
一次周波数標準器
標準の発生・維持
標準の国際比較標準の供給
長波標準電波
Cs原子時計 Cs原子時計 Cs原子時計 Cs原子時計
商用Cs時計群
日本標準時
較正
電波時計
衛星時刻比較
BIPM国際時刻比較網
GPSコモンビュ－時刻比較
GPS受信機
Ma=UTC(A)-GPS time Mb=UTC(B)-GPS time
Ma - Mb ＝UTC(A)-UTC(B)原子時計原子時計
標準機関A
GPS受信機
τA τB
対流圏
電離層 電離層
比較精度：数ns
GPS time
対流圏
標準機関Bhttp://jjy.nict.go.jp/Pub/index.html
Ra
Rb
送受信機
δt Mb
Rb/cRa/c
送受信機
サブnsの精度
Ma 衛星双方向時刻比較
通信衛星
δt=Ma－Rb/cδt=Ra/c－ Mb
δt=(Ma－ Mb)/2+(Ra－Rb)/2c
＝ (Ma－Mb)/2
Ma
原子時計
標準機関A原子時計
標準機関B
時間間隔計 Mb 時間間隔計
仮定： Ra＝Rb
標準の国際相互承認(MRA)国際貿易の促進, One Stop Testing
一次標準
二次標準
実用標準
一般ユ－ザ
一次標準
二次標準
実用標準
一般ユ－ザ
同等性の相互承認
Ａ国 Ｂ国
日本標準時の供給－長波標準電波－
＞60dB500 km
＞50～60dB1000 km
通信総合研究所通信総合研究所
＞40～50dB1500 km
＞50～60dB1000 km
＞60dB500 km
＞40～50dB1500 km
おおたかどや山
標準電波送信所
(40kHz)
おおたかどや山
標準電波送信所
(40kHz)
はがね山
標準電波送信所
(60kHz)
はがね山
標準電波送信所
(60kHz)
◆ 高精度な周波数基準の供給◇ 計測器の基準周波数◇ 無線機器の周波数合わせ◇ 電波伝搬研究．．．
◆ 高精度な日本標準時の送信
◇ 放送・電話等の報時サ－ビス 時刻基準◇ 電波時計の時刻基準◇ 家電製品等内蔵時計の時刻基準．．．
日本標準時の供給
－テレフォンJJY－専用端末（同期精度1ms）
τ2
PCクロック時刻合わせ
τdelay=(τ1+τ2)/2
τ1
NICT
http://jjy.nict.go.jp/TelJJY/index.html
社会インフラとしての
日本標準時施設
－時刻認証棟の整備－
●高信頼性
免震構造
無停電
高セキュリティ
●高性能化
Cs原子時計の増設
Hメーザ原子時計の導入
電子時刻認証の全体像
標準時刻配信業者(TA)
時刻認証業者(TSA)
時刻認証用認証局(CA)
時刻認証サービス利用者
国家時刻標準機関(NTA)
タイムスタンプ検証サーバ
標準時刻配信業者(TA)
時刻認証業者(TSA)
時刻配信時刻配信
タイムスタンプ要求・発行
証明書発行
証明書有効性確認
タイムスタンプ検証
タイムスタンプ検証
時刻配信 時刻配信
NTA-TA間GPSコモンビュー時刻比較
UTC(TA)UTC(NICT)
タイムスタンププラットフォームの研究開発
• 総務省からの委託により平成15年度から研究開発に着手
– 高精度時刻配信サブシステム• 認証連鎖方式と時刻リンク方式の2方式について高精度時刻配信システムを
開発し、msレベルの時刻誤差であることを実証
– 高信頼時刻認証サブシステム• 複数タイムスタンプ方式を一括検証可能な検証局の開発
時刻認証用に拡張した認証局の設計
– 高速時刻認証サブシステム• 大量のトランザクション要求に耐えられるタイムスタンプサーバの開発
リンクトークン方式： 2,000スタンプ／秒
独立トークン方式： 50スタンプ／秒（1,024bit署名鍵使用時）
TA-TSA間時刻配信精度
0 8 16 24
4
2
0
-2
-4
経過時間（時）
時刻
配信
誤差
（ｍ
ｓ）
1.930ms（11：37）
1.573ms（13：25）
-1.236ms（11：17）
誤差平均：0.343ms
0 8 16 24
4
2
0
-2
-4
経過時間（時）
時刻
配信
誤差
（ｍ
ｓ）
1.930ms（11：37）
1.573ms（13：25）
-1.236ms（11：17）
誤差平均：0.343ms
NTPｖ４を用いた時刻配信実験の一例（Max１００Mbpsベストエフォート型）
推進協議会実証実験との連携
タイムビジネス推進協議会での実証実験に用い、整合性などの実証を行う
プラットフォーム
H16 H17
プラットフォーム運営テスト
時刻配信
時刻認証
高速タイムスタンプ
H15
サブシステム構築プラットフォーム
構築
IF公開
実験提案・実施
NICTﾌﾟﾗｯﾄﾌｫｰﾑ
構築
タイムビジネス推進協議会実証実験（参加各社）
時刻配信
時刻認証
高速タイムスタンプ ム
プラットフォー
時刻配信
時刻認証
高速タイムスタンプ
サブシステムサブシステムの利用の利用 プラットフォームプラットフォームの利用の利用
アプリケーション開発
NICTプラットフォームを
利用した実証実験の実施
プラットフォームプラットフォームを元に実証実験を行い、アプリケーションの問題を元に実証実験を行い、アプリケーションの問題点を解決し、国内のタイムビジネス発展の一助とする。点を解決し、国内のタイムビジネス発展の一助とする。
まとめ
• 新生ＮＩＣＴのミッションInfrastructure for ICT Society ＩＣＴ社会の「安心・安全」を作る。
社会のインフラとしての正確で信頼できる時刻＝日本標準時
• 時刻の定義と歴史的変遷－今日の問題点
天文時から原子時へ、ＵＴＣ≠世界時＝ＧＭＴ
• ＮＩＣＴの時間・周波数標準
標準を作る・比べる・配る
• ＮＩＣＴの電子時刻認証の研究開発
ＮＴＡ－ＴＡ／ＴＳＡ－ユーザ
