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 Chain
New ICT

日本発の新たなＩＣＴの「鍵」を作る。

Infrastructure for ICT Society
Challenge

ＩＣＴ社会の「安心・安全」を作る。

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。

ＮＩＣＴビジョン

ＩＣＴで未来社会を創るエンジンになる

生活

ICT Value Chain
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。

社会

産業

サービス

ICTで未来社会を創るエンジンになる。

福祉
海外機関

環境

基礎から応用の一貫した研究開発

鍵

安心・安全

情報通信分野の事業支援・環境整備研究の「実施」と「支援」の有機的結合

種大学
４つのEngine
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。

小槌
産学官連携の主導技術移転の推進

戦略的プログラムの実現

４つのエンジンと戦略的プログラム
New ICT

Infrastructure for ICT Society

日本発の新たなＩＣＴの「鍵」を作る

ＩＣＴ社会の「安心・安全」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。

ユビキタス・ＢＢ プログラム

情報セキュリティ プログラム

モバイルＩＣＴ プログラム

タイム・測位 プログラム

コンテンツ利活用 プログラム

電磁環境・電波資源開発 プログラム

ヒューマンコミュニケーション プログラム

高度放送 プログラム

フォトニックネットワーク プログラム

環境・計測・宇宙天気 プログラム

Challenge

Testbed and Promotion

10年後、20年後の日本の「種」を作る技術の花開かせる「小槌」を作る

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

研究開発ネットワーク プログラム

バイオＩＣＴ 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

光・量子通信 プログラム

民間基盤技術研究促進プログラム

スペース・テクノロジー プログラム

新事業創出・育成 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
・16世紀
・17世紀
・18世紀

・20世紀

天文観測と暦

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
Galileoの振り子の等時性の発見(1583)
Huygensが最初の振り子時計を開発(1657)
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
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

振り子時計

マリンクロノメータ

水晶時計

原子時計

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
平均太陽時
1967年 第13回
国際度量衡総会

原子時秒（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」

国際原子時（TAI）
国際原子時（TAI）

58 59 60 61
62 63‑1秒‑2秒

64 65「秒」の定義「秒」の定義

66
67

‑3秒

68

‑4秒‑5秒1967年国際度量衡総会（CGPM）において

69

70
‑6秒
71
‑7秒
72
‑8秒
73
‑9秒
74
‑10秒
75
‑11秒
76
‑12秒
77
‑13秒
78
‑14秒
79
‑15秒

旧協定世界時
旧協定世界時UTCUTC

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
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

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。

協定世界時
協定世界時 UTCUTC
1972年からオフセット方式を廃止し、「う80
‑16秒
81
‑17秒
82
‑18秒
83
‑19秒
84 85
‑20秒
86 87
‑21秒
88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05
‑22秒
‑23秒
‑24秒
‑25秒
‑26秒
‑27秒
‑28秒‑29秒‑30秒‑31秒‑32秒‑33秒‑34秒

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）

世界時
世界時UTUTUTC≠UT＝GMT！！
UTC≠UT＝GMT！！

インターネット社会とタイムビジネス
信頼できる時刻？
信頼できる時刻？
正確な時刻？
正確な時刻？
社会の中で認められた共通の時刻
社会の中で認められた共通の時刻
‖‖
標準時
標準時

日本標準時と時刻の階層構

ネットワ−ク上での時刻認証と時刻標準の階層構造
ネットワ−ク上での時刻認証と時刻標準の階層構造

WorldTime Authority
UTCNational Time Authority
UTC(NICT)

国際時刻標準機関にトレ−サブルな日本標準時
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
日本標準時＝UTC(NICT)＋９時(NTA)

Time Stamp Authority
時 刻 認 証 機 関利

用者

時間・周波数標準の三要素
標準の発生・維持

電波時計

一次周波数標準器標準の国際比較

標準の供給
較正
日本標準時
長波標準電波

Cs原子時計

Cs原子時計

衛星時刻比較

Cs原子時計

商用Cs時計群

Cs原子時計

Cs原子時計BIPM国際時刻比較網

GPSコモンビュ−時刻比較
GPS time
比較精度：数ns

τA

τB

電離層

電離層

対流圏

対流圏

GPS受信機

GPS受信機
Ma=UTC(A)-GPS time
原子時計

標準機関A

Mb=UTC(B)-GPS time

Ma - Mb ＝UTC(A)-UTC(B)
http://jjy.nict.go.jp/Pub/index.html

原子時計

標準機関B

衛星双方向時刻比較

Ma
Ra/c

δt

通信衛星

Rb/c

Ra

Mb

サブnsの精度Rb

δt=Ma−Rb/cδt=Ra/c− Mb

送受信機
時間間隔計

原子時計

標準機関A

Ma

δt=(Ma− Mb)/2+(Ra−Rb)/2c＝ (Ma−Mb)/2
仮定： Ra＝Rb

送受信機
Mb 時間間隔計
原子時計

標準機関B

標準の国際相互承認(MRA)
国際貿易の促進, One Stop Testing
同等性の相互承認

Ａ国

一次標準

一次標準
Ｂ国

二次標準

二次標準

実用標準

実用標準

一般ユ−ザ

一般ユ−ザ

日本標準時の供給−長波標準電波−
はがね山
はがね山
標準電波送信所
標準電波送信所＞40〜50dB
1500 km(60kHz)(60kHz)＞50〜60dB
1000 km＞40〜50dB
1500 km＞60dB
500 km＞50〜60dB
1000 km

おおたかどや山
おおたかどや山
標準電波送信所
標準電波送信所＞60dB
500 km

通信総合研究所
通信総合研究所◆ 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．．．

(40kHz)(40kHz)◆ 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．．．

日本標準時の供給−テレフォンJJY−
τ1

専用端末（同期精度1ms）

τ2

τdelay=(τ1+τ2)/2
NICT
PCクロック時刻合わせ

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
国家時刻標準機関(NTA)
時刻配信

証明書発行
時刻配信

証明書有効性確認

標準時刻配信業者(TA)

標準時刻配信業者(TA)

時刻配信

時刻配信

時刻認証用
認証局(CA)

タイムスタンプ検証

時刻認証業者(TSA)

時刻認証業者(TSA)

タイムスタンプ要求・発行

時刻認証サービス利用者

タイムスタンプ
検証サーバ
タイムスタンプ検証

NTA-TA間GPSコモンビュー時刻比較

UTC(NICT)

UTC(TA)

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
4
1.930ms（11：37）1.573ms（13：25）

時刻配信誤差（ｍｓ）

2

0-2-4-1.236ms（11：17）0

誤差平均：0.343ms

8

16

24

経過時間（時）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
H15

H17

時刻配信

時刻認証

時刻認証

高速タイムスタンプ

高速タイムスタンプ

サブシステム構築

プラットフォーム
構築

サブシステムの利用

タイムビジネス推進協議会
実証実験（参加各社）

プラットフォーム

時刻配信

プラットフォーム

NICTﾌﾟﾗｯﾄﾌｫｰﾑ
構築

H16

IF公開

時刻配信
時刻認証
高速タイムスタンプ

プラットフォーム
運営テスト

プラットフォームの利用

実験提案・実施

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。

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