NPL（MSF）からの時間
| 国境なき医師団 | |
|---|---|
 アンソーンラジオ局のVLF送信機のトリデコアンテナ | |
| 位置 | アンソーンラジオ局、アンソーン、イギリス |
| 座標 | 北緯54度55分 西経3度17分 / 北緯54.91度、西経3.28度 / 54.91; -3.28 |
| オペレーター | バブコックインターナショナル |
| 頻度 | 60kHz |
| 力 | 17kW |
| 運用開始 | 1950年。1966年以降は主に24時間営業 |
| Webサイト | 時間と周波数MSF無線信号 - NPL |
NPLの時刻は、カンブリア州アンソーン近郊のアンソーンラジオ局から放送される無線信号であり、英国の国家時刻基準となっている。[ 1 ]時刻信号は、送信所に設置された3つの原子時計から生成され、英国テディントンの国立物理学研究所（NPL）が維持する時間標準に基づいている。[ 2 ]このサービスは、NPLとの契約に基づき、バブコックインターナショナル（旧プロバイダーのVTコミュニケーションズを買収）によって提供されている。これは旧ビジネス・イノベーション・技能省によって資金提供された。 [ 1 ] [ 3 ] 2017年時点で、 NPLマネジメントリミテッド（NPLML）はビジネス・エネルギー・産業戦略省（BEIS）の所有となり、NPLは公社として運営された。[ 4 ]
MSF信号（以前はラグビークロックとも呼ばれていた）としても知られるこの信号は、60kHzという高精度の周波数で放送されており、英国全土、そして北欧と西欧の大部分で受信可能です。信号の搬送周波数は、ラジオ局に設置されたセシウム原子時計によって制御され、 10分の12の誤差で60kHzに維持されています。 [ 1 ]
歴史
ラグビーのラジオ局は1926年に郵便局によって初めて運用され、コールサインはGBRであった。1927年12月19日から、同局は英国王立天文台からの15.8kHzの時報信号を放送し、世界中で受信可能であった。この信号は、グリニッジ標準時10:00と18:00までの5分間に306のパルスで構成され、毎分開始時にパルスが長くなった。 1967年に周波数シフトキーイングが追加されたため、この信号を周波数基準として使用することが困難になった。モールス信号で「GBR GBR TIME」というコールサインが先頭に付された時報信号は、3:00、9:00、15:00、21:00の前の5分間に送信された。19.6kHzの送信機GBZは、GBRがメンテナンスのために放送を停止しているときに予備として使用された。[ 5 ]結局、GBRからの時刻信号は1986年11月に終了し、周波数基準としては使用されなくなりました。[ 6 ]
MSF信号は1950年に開始され、以下に説明する送信パターンに従っていました。当初は2.5、5、10MHzの周波数基準を提供することを目的としており、当初は日中に時折のみ送信されていました。当初は15分ごとに「MSF MSF MSF」（MSFはモールス信号で「-- ··· ··--」）というモールス信号で始まり、「こちらはイングランド、ラグビーのMSFです。送信中です…」という音声が続きました。[ 7 ] 1953年5月からは24時間放送されましたが、他の信号を受信するため、定期的に5分間の放送休止がありました。60kHz信号は1966年に24時間連続放送となり、周波数基準の放送は1988年2月に廃止されました。[ 6 ]
2007年2月27日、NPLはアンソーンからの新しい時刻信号送信の試験を開始した。[ 8 ]アンソーン局は2007年の開設から2010年にバブコック・インターナショナルに買収されるまで、 VTコミュニケーションズによって運営されていた。[ 9 ]
移転した施設の正式な開局は2007年4月1日に行われ、サービスの名称は「NPLからの時刻」に変更され、ラグビーからの信号は永久に停止されました。[ 10 ] [ 11 ]移転とそれに伴う信号強度の変化により、MSF信号を使用するように設計された一部の機器が機能しなくなる可能性があります。これは、最適な感度で設計されておらず、無秩序に設置されている家庭用機器で多く見られます。現在、アンソーンからの信号はラグビーより弱いものの、地中海まではまだ利用可能です。
「MSFシグナル」と「ラグビークロック」
1950年に時刻信号が開始されてから2007年4月1日まで、ウォリックシャー州ラグビー近郊のラグビーラジオ局から送信されていました。[ 6 ] [ 12 ]送信機の設置場所が元々の所在地であったため、この時計は「ラグビー時計」と呼ばれていました。[ 13 ] 2007年にカンブリアに移転した後、NPLは現在、この信号を正式に「NPLからの時刻」と呼んでいます。[ 12 ]
ラグビー送信機のコールサインはMSFでした。「M」は英国に割り当てられたITUプレフィックスの1つで、「SF」は明確な理由なく割り当てられたものです。このため、「MSF信号」という一般的な用語が生まれ、現在もNPLで使用されています。 [ 6 ]サービスの公式記録には「ラグビーは基準変調標準周波数の送信に関する追加的な任務を与えられた」と記載されていますが、「MSF」コールサインの具体的な説明はありません。[ 14 ] NPLによると、このコールサインは「マスター標準周波数」として記憶できるように選択されたもので、MSFは略語として意図されたものではないようです。[ 15 ]
送信と受信
送信信号の有効放射電力は17kWで、周波数は60kHz、誤差は10の12乗分の2以内である。[ 1 ]信号強度は送信機から100km（62マイル）離れた地点で10mV/m以上、1,000km（620マイル）離れた地点で100μV/m以上であり、英国全土でこの強度以上で受信できる。[ 12 ]この信号は北ヨーロッパと西ヨーロッパでも受信可能であり、広く使用されている。[ 1 ]
ラグビー基地では、送信機は60kWの無線周波数電力（商用電源70kWを使用）を生成した。高さ180メートル（590フィート）のT型アンテナは、先端部で直径500メートル（1,600フィート）であった。アンテナの垂直部分から信号が放射されるため、受信強度は全方向でほぼ同等であった（ほぼ全方向性であった）。[ 6 ]
用途
正確な時刻が求められる専門的な用途に加えて、NPL信号を使用したデジタルとアナログの両方の表示を備えた電波時計（腕時計を含む）が広く使用されています。（同様の時計は、標準時刻送信を行っている他の地域で利用可能です。実際、ヨーロッパのほとんどの電波時計は、2000～6000kmの範囲でマインフリンゲンDCF77信号を使用しています。）ユーザーにとっては、他の時計と同じ機能と設定を備え、常に正しい時刻を表示し、サマータイムに合わせて修正する時計にすぎません。
プロトコル
高速コード
MSFが導入された1950年当時は、秒マーカーと分マーカーのみが送信され、コード化されたデータは送信されていませんでした。1974年には、時刻を特定するために、100ビット/秒のバイナリコードの短いバーストが分マーカーに挿入されました。1977年には、1分間を通して1ビット/秒で時刻をコード化するスローコードが導入されました（詳細は後述）。1998年には、ファーストコードが削除され（単純な分マーカーに戻り）、スローコードは維持されました。[ 16 ]
遅いコード
信号は次のようにエンコードされます。
MSF送信機は、毎秒の初めに短時間（オンオフキーイング）オフになり、現在の時刻と日付をエンコードします。60kHz搬送波の立ち上がり時間と立ち下がり時間は、アンテナと送信機の組み合わせによって決まります。 [ 17 ]
UTCの秒は100ミリ秒の「オフ」で始まり、その前に少なくとも500ミリ秒の搬送波が続きます。秒マーカーは、協定世界時（UTC）に対して±1ミリ秒以上の精度で送信されます。協定世界時自体は、経度0度で実際に観測される平均太陽時である世界時（UT1）から常に±0.9秒以内です。
分の最初の秒は、秒 00 として示され、キャリアがオフの状態で 500 ミリ秒の期間で始まり、分マーカーとして機能します。
1 分間の残りの 59 秒 (例外的に 60 秒または 58 秒) は、常に少なくとも 100 ミリ秒の「オフ」で始まり、その後にそれぞれ 100 ミリ秒のデータ ビットが 2 つ続き、少なくとも 700 ミリ秒のキャリアで終わります。
- ビットAは2番目のビットの100～200ミリ秒後に送信される。
- ビットBは2番目のビットの200～300ミリ秒後に送信される。
負極性ビット信号
Carrier ONビット値 0 を表します。Carrier OFFビット値 1 を表します。
各秒を 100 ミリ秒の 10 個と見なすと、分マーカーは として送信され1111100000、その他の秒はすべて として送信されます1AB0000000。
1秒あたり2つのデータビットが送信されますが、タイムコード（現在送信されているもの）は、そのうち1つのデータビットのみが可変であるという特性があります。つまり、非ゼロのBビットは、対応するAビットが固定値の場合にのみ送信されます。ただし、NPLの公式文書には、これらの「固定値ビット」である01A～16A、17B～51B、52B、および59Bは現在「0」に設定されていますが、将来使用される可能性があると記載されています。
01～16 秒は、現在の分の原子時と天文時の差 (DUT1) に関する情報を伝え、残りの秒は時刻と日付のコードを伝えます。
時刻と日付のコード情報は、対応する分マーカーの 43 秒前(うるう秒がない場合は前の分の 17 秒前) から始まり、常に英国常用時間 (冬時間は UTC、夏時間が有効な場合は UTC+1 時間) で提供されます。
| 少し | あ | B | 意味 | 少し | あ | B | 意味 | 少し | あ | B | 意味 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 00 | 1 | 1 | 分マーク | 20 | 10 | 0 | 年（00～99） | 40 | 10 | 0 | 時間（00～23） | |||
| 01 | 0 | +0.1 | DUT1 (0.1–0.8)単項符号化、DUT1 ≥ 重量 の場合ビットセット | 21 | 8 | 0 | 41 | 8 | 0 | |||||
| 02 | 0 | +0.2 | 22 | 4 | 0 | 42 | 4 | 0 | ||||||
| 03 | 0 | +0.3 | 23 | 2 | 0 | 43 | 2 | 0 | ||||||
| 04 | 0 | +0.4 | 24 | 1 | 0 | 44 | 1 | 0 | ||||||
| 05 | 0 | +0.5 | 25 | 10 | 0 | 月（01～12） | 45 | 40 | 0 | 分（00～59） | ||||
| 06 | 0 | +0.6 | 26 | 8 | 0 | 46 | 20 | 0 | ||||||
| 07 | 0 | +0.7 | 27 | 4 | 0 | 47 | 10 | 0 | ||||||
| 08 | 0 | +0.8 | 28 | 2 | 0 | 48 | 8 | 0 | ||||||
| 09 | 0 | −0.1 | DUT1 (-0.1–-0.8)単項符号化、DUT1 ≤ 重量 の場合にビットセット | 29 | 1 | 0 | 49 | 4 | 0 | |||||
| 10 | 0 | −0.2 | 30 | 20 | 0 | 月日（01～31） | 50 | 2 | 0 | |||||
| 11 | 0 | −0.3 | 31 | 10 | 0 | 51 | 1 | 0 | ||||||
| 12 | 0 | −0.4 | 32 | 8 | 0 | 52 | 0 | 0 | 分マーカー 01111110 | |||||
| 13 | 0 | −0.5 | 33 | 4 | 0 | 53 | 1 | STW | サマータイムの警告。 | |||||
| 14 | 0 | −0.6 | 34 | 2 | 0 | 54 | 1 | P1 | 年（17A～24A） | 奇数パリティ終了 | ||||
| 15 | 0 | −0.7 | 35 | 1 | 0 | 55 | 1 | P2 | 昼間（25A～35A） | |||||
| 16 | 0 | −0.8 | 36 | 4 | 0 | 曜日 日曜日=0土曜日=6 | 56 | 1 | P3 | ダウ（36A～38A） | ||||
| 17 | 80 | 0 | 年（00～99） | 37 | 2 | 0 | 57 | 1 | P4 | 時間（39A～51A） | ||||
| 18 | 40 | 0 | 38 | 1 | 0 | 58 | 1 | ST | サマータイム実施中。 | |||||
| 19 | 20 | 0 | 39 | 20 | 0 | 時間（00～23） | 59 | 0 | 0 | 未使用、常に 0。 | ||||
01B～08Bの連続するビットが1にセットされ、DUT1の値が+0.1秒から+0.8秒までの正の値であることを示します。例えば、DUT1の値が+0.5秒の場合、01B～05Bのビットが1にセットされます（例えば、01Bが最も左の場合、11111000）。09B～16Bの連続するビットが1にセットされ、DUT1の値が-0.1秒から-0.8秒までの負の値であることを示します。例えば、DUT1が-0.3秒以下の場合、ビット11Bがセットされます。
うるう秒の場合、16秒と17秒の間にゼロビットが挿入されます。[ 17 ] 負のうるう秒の場合、16秒は削除されます。負のうるう秒はDUT1が正の場合にのみ発生するため、ビット9Bから16Bはゼロになります。
ビット17A～51Aは、最上位ビットを先頭に、次の分の時刻を2進化10進数でエンコードします。ビット17Aから始まり、10の位の年を4ビット、10の位の月を4ビット、10の位の月を4ビット、10の位の日の2ビット、10の位の日の4ビット、曜日を3ビット（0=日曜日）、10の位の時を2ビット、時を4ビット、10の位の分を3ビット、分を4ビットと続きます。
ビット52A～59Aは、分境界を識別する別の方法を提供します。このシーケンスは01111110Aビットの他の場所には現れません。BCDエンコードのため、Aビットの他の場所に現れるのは最大5つの連続した1ビットまでです（7月30日または31日の場合はビット27A～31A、7で終わる日が土曜日の場合はビット33A～37A）。したがって、これら6つの連続した1ビットは、分末を一意に識別します。
ビット54B～57Bは、タイムコードの奇数パリティを提供します。4つのパリティビットは、それぞれ年（8ビット）、月と日（11ビット）、曜日（3ビット）、時刻（13ビット）をカバーします。
ビット58Bは、放送時間がサマータイムであることを示します。ビット53Bは、サマータイムビットが変更される直前の警告を発します。ビット53Bが使用される場合、時刻変更の1時間7秒前から7秒前までの61分間設定されます。これは、時刻変更の2秒前（正確には1.7～1.8秒前）に送信されるビット58Bの変更の5秒前でもあります。
信号形式の欠点
MSFは、平均して年に1回未満しか発生しないうるう秒について、事前の警告を放送しません。 [ 3 ]うるう秒が追加されることを示す唯一の指標は、うるう秒の1分前におけるタイムコード前のパディングビット数の変化です。そのため、うるう秒のアナウンスを事前に受信機に手動で入力しない限り、自律型MSF受信機はうるう秒後にUTCとの同期を取り戻すまでに時間がかかる場合があります（特にうるう秒発生時の受信状態が安定していない場合）。
DCF77と同様に、MSFは夏時間の変更の1時間前に警告を発しますが、変更前の数日間は警告を発しません。[ 17 ]
停電
MSFは通常は継続的に放送を行っていますが、定期メンテナンスまたは臨時メンテナンスのため、一時的に放送を停止することがあります。NPLのウェブサイト「 Time from NPL」では、今後の定期メンテナンスによる放送停止と、臨時放送停止に関する情報を提供しています。[ 9 ]
参照
参考文献
- ^ a b c d e「NPL Time Metrology」英国国立物理学研究所。2013年6月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年2月8日閲覧。
- ^ 「MSF The Time from NPL」(PDF) . 英国国立物理学研究所. 2007年10月31日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2007年4月6日閲覧。
- ^ a bトーマス、ロジャー（2014年7月） 「 MSFとNPL」ラジオユーザー、英国ボーンマス：PW Publishing Ltd、47-49。ISSN 1748-8117 。
- ^ “What is NPL?”国立物理学研究所. 2015年6月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年10月9日閲覧。
- ^ Gerd Klawitter (1980).時刻信号局一覧（第9版）. pp. 30– 31.
- ^ a b c d e「NPL T&F: FAQs」英国国立物理学研究所。2009年6月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2008年1月23日閲覧。
- ^ 「NPL Time Reference FAQ」 NPL。2014年4月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年1月20日閲覧。
- ^ Kelly Eve (2007年2月28日). 「Time Begins in Anthorn Village」 . News & Star . Carlisle. 2007年8月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2007年2月28日閲覧。
- ^ a b「MSFラジオタイムシグナル」国立物理学研究所。 2019年7月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。2022年5月1日閲覧。一般情報および技術情報、受信問題に関するアドバイス、信号停止や定期メンテナンスに関する最新情報
- ^ Pallab Ghosh (2006年5月10日). 「ラジオ信号の時代は変わりつつある」 . BBCニュースオンライン. 2007年1月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2007年3月28日閲覧。
- ^ 「時刻変更は時代の終わりを告げる」 BBCニュースオンライン、2007年3月25日。2007年3月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年3月28日閲覧。
- ^ a b c「時間は動いた」。英国国立物理学研究所。2007年9月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年4月6日閲覧。
- ^ 「ARM+FPGAベースのラグビークロック」ケンブリッジ大学コンピュータ研究所。2007年6月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2007年4月6日閲覧。
- ^ 「ラグビーラジオ局公式歴史」 2004年12月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2005年1月5日閲覧。
- ^ 「NPL FAQ「MSF とは何の略ですか?」. 2014年4月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年1月20日閲覧。
- ^ National Physical Laboratory (2010年3月25日). 「MSF fast codeとは何ですか？ (FAQ-Time)」 . 2018年9月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2018年9月22日閲覧。
- ^ a b c「MSF 60 kHz 時刻・日付コード」（PDF） . NPL 時刻・周波数サービス. 国立物理学研究所. 2007年7月. TAF001v06. 2008年7月28日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF） . 2008年5月26日閲覧。
外部リンク
