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原田産業 グランドマスタクロック「GM200」、GNSSタイミングモジュール「RES720」

なぜ、5G の「超低遅延」の実現に高精度な時刻同期が不可欠なのか？
2020 年 3月に商用サービスが開始した5G。今はまだノンスタンドアロン方式を採用するため、5Gが本来持つ機能をフルに発揮できていない。だが 2021年以降、スタンドアロン方式によるサービスが始まると、5Gの真骨頂である「超低遅延の世界」が到来する。その超低遅延の世界に欠かせないのが、より高精度な時刻同期を実現するグランドマスタクロックだ。

星システム）から配信されている。この

図表 2

LTE and 5G におけるGM200 の設置例
（インドア配置例）
Trimble GM200 PTP
Grand MasterU T C 信号を受信したグランドマスタク
ロックは、配下のスイッチへ時刻情報を配信。スイッチ内のバウンダリークロック（B C）で補正を行ったうえで、基地局に時刻情報を届ける。
装置で内部処理する際に発生する時刻のズレであるT E（Ti me Er ror）
は、一般的な B C で 70 ナノ秒、基地局

Multiple Small
Cell Base Station
or RU's ORAN
and vRAN are
deployed on
every ﬂoor inbuilding, acommon GM200
provides Sync,
through PTP.

Access Switch

Access Switch

自体で 35ナノ秒だ。このケースでは、
5G の商用サービスが始まり、各デバイスメーカーから5G対応のスマートフォ

原田産業は大正 12 年創業の貿易商とで TA E の値は求められる。つまり、ンやIoT 端末、チップなどが続々と登場社。AIF チームは通信・鉄道インフラ向70＋35＋35=140 ナノ秒となり、先の 65している。

けのソリューションを提供しているチーナノ秒を優に超える。
「グランドマスタムで、海外 20カ国、50 社以上の情報通

クロック自体の時刻精度が悪い場 合「多数同時 接続」の 3 つだが、現 在の信サプライヤーと取引している。特に大5G 商用サービスはノンスタンドアロン

手通信事業向けの計測器導入におい（N SA）方式を採用しているため、このては、「30 年以上の実績を持つ」とAIF3つの特徴すべては提供できていない。

チーム セールスマネージャーの乾充一

今は超高速のみという状況だ。これら

氏は力を込める。

3 つの特徴が揃うのは、スタンドアロン

しかしなぜ、時刻同期が 5G の超低（SA）方式への移行後となるが、中でも遅延のポイントとなるのか。

（左から）原田産業 AIF チーム セールスマネージャーの乾充一氏と同プロダクトマネージャーの小山肇氏Internet
Connection to vRAN（DU, CU, MEC）
and Core Network

GM200 の時刻精度は 15ナノ秒と非G NS Sタイミングモジュール「R E S720」は、さらに最終的な値が大きくなる」（小常に高精度だ。
「現在、市場に出ているを12月にリリースする予定だ。R E S720

山氏）。

マスタクロックの精度は100 ナノ秒が主は、5ナノ秒の時刻精度を誇る。

流。最近ようやく40ナノ秒のものが出て「PTPに対応したスイッチにRES720

きたぐらい」（小山氏）。

を内蔵すると、グランドマスタクロックと4Gまでのネットワーク構成では、大きな局舎にグランドマスタクロックを設置しても機能するようになる」と乾氏は説し、途中のB Cを介して個々の基地局耐環境性能にも注目だ。ビルの屋上スに分類して要件を定めている。各基へ時刻情報を配信していたが、こうしたなど劣悪な環境に置かれることを想定

地局の時刻がバラバラでは、超低遅延構成では 5G の超低遅延は到底実現でし、-40 度から 85 度の動作温度を実現

イーサネットを拡張した産業用ネッは実現できないからだ。

きないのである。

明する。

している。そのため、工場内にローカル

トワーク規格「TSN（Time-sensitive

1つめのケースは、T DD（時分割複そこで小山氏はこう強調する。
「5G

5G エリアを構築し、GM200 で高精度networking）」が大きな注目を集めてい信）の場合で、TAEを3 マイクロ秒以下

では、より精度の高いグランドマスタクな時刻同期を行うといった事例も今後るが、PTP（Precision Time Protocol）

5G の 仕 様 を 策 定 す る 3G P P は、に抑える必要がある。2 つめはキャリアロックを基地局側に設置することが不増えていくだろう。

は T S N 向けの時 刻同期プロトコル。

間差のことだ。超低遅延の 5G では、こ2019 年 12 月に公 開した 技 術 仕 様 書

アグリゲーションの場合で 260 ナノ秒以可欠になる」（図表 2）。の時間差を大幅に短縮できる。

「T S38.104 V16.2.0」において、2 つの下が基準となる。最も厳しいのが 3 つめだが、実際に超低遅延を実現するに基地局（アンテナ）間における時刻差でのTxダイバーシティ法のTAEで、65ナは「高精度の時刻同期がポイントになあるTAE（Time Alignment Error：ノ秒以下である。

る」と原田産業 AIF チーム プロダクト

時間整合エラー）に関して、3 つのケー

5G の真骨頂として期待が高いのが超3GPP で定められた5G の時刻同期要件低遅延である。
遅延とは、例えばロボットに命令を出してから、ロボットが動き出すまでの時

図表1

TAE（Time Alignment Error）の計算
TAE＝70＋35＋35＝140ns

TAE
UTC

TE

T-BC Port to port TE

T-BC
TE

Class A＝100ns
Class B＝70ns
Class C＝30ns
Class D＝5ns
Base Station TE＝35ns
TAE＝70＋70＋35＋35＝210ns

T-BC

TE

2

BCと2 つの基地局の TEを加算するこ

マネージャーの小山肇氏は語る。

5G の特 徴は「超高速」「超低遅延」

Aggregation Switch

テレコミュニケーション_December 2020

TEとある公共交 通機関の構内ネット「様々な産業用ネットワーク機 器メー

時刻精度15ナノ秒
劣悪環境でも動作するGM200ワークでも、GM200 の導入プロジェク

カーとRES720の評価・検証を現在行っトが進んでいる。当初、多数の G P Sアているところ」と乾氏は付け加える。

ンテナを設置することで、高い時刻精2021年度には、国内でもSAでの 5G

Txダイバーシティ法とは、空間位置このニーズを満たすのが、米Trimble度を保つことも考えたが、G P S アンテサービスがスタートする見込みだ。このが異なる複数のアンテナから同じ周波（トリンブル）社の小型・軽量・高精度なナの設置コストがネックとなった。そこ

とき、SAの最大の特徴の1つである超数帯の信号を送信することにより端末グランドマスタクロック「GM200」であで白羽の矢が立ったのが GM200 だ。

低遅延を実現するには、より高い時刻の受信品質を向上する技術で、ファクトる。1978 年に米 H P 社からスピンアウ

GM200 は、512 スレーブ＠ 8ppsの時刻精度が欠かせない。現在の市場で最もリーオートメーション（FA）など、よりクリトして設立されたトリンブル社の特徴情報を配信できる。G P Sアンテナを複高い時刻精度を実現でき、コスト的にティカルな産業用途での利用が想定さは、低コストと高性能の両立だ。
「GNSS数台設置する必要がないというコストメもメリットが大きいのがトリンブル社のチップや G P S アンテナ、G N S S 信 号

リットだけではなく、地下など G P Sアン

GM200とR E S720。5G の真骨頂であ3GPP で定められた、この TAEの要を失っても時刻精度を保てるO CXO

テナが敷設できないところでも高精度る超低遅延の世界に、トリンブル社の件はいかに厳しいものか。例えば、工（Oven Controlled Xtal Oscillator）機に時刻同期できるというメリットも享受製品は必須と言っていいだろう。

場内の複数の基地局に時刻を送り出す能など、すべて一気通貫で開発しているできる。

ケースで考えてみよう（図表1）。

から安く、性能も優れる。外部から買っお問い合わせ先れている。

大元の基準となる時刻は、U T C（協てきて、すり合わせで開発している他定世界時）である。U T C は、G P S や準社は、どうしても高くなる」と小山氏は天頂衛星といった G N S S（全球測位衛指摘する。

スイッチがマスタクロックに変身する新製品が12 月登場予定
さらに原田産業では、トリンブル社の原田産業株式会社

AIFチームTEL：03-3213-8391
E-mail:koyama@haradacorp.co.jp
URL:https://infocom.haradacorp.co.jp/

テレコミュニケーション_December 20203