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NPLからの時刻は、カンブリア州アンソーン近郊のアンソーン無線局から送信される無線信号で、英国の国家時刻基準として機能しています。[ 1 ]この時刻信号は、送信所に設置された3つの原子時計から生成され、テディントンにある英国国立物理研究所（NPL）が維持する時刻標準に基づいています。[ 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（旧プロバイダーであるVTコミュニケーションズを買収）によって提供されています。 2017年時点では、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ていました。[ 1 ] [ 3 ]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）が所有しており、NPLは公営企業として運営されていた。[ 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という非常に正確な周波数で放送され 、英国全土、および北欧と西ヨーロッパの大部分で受信できます。この信号の搬送周波数は、ラジオ局のセシウム原子時計によって制御され、10¹² 分の2以内の精度で60kHzに維持されています。 [ 1 ]
ラグビーのラジオ局は、1926年に郵便局によって初めて運営され、コールサインはGBRでした。1927年12月19日からは、王立天文台 から15.8kHzの時刻信号を放送し、世界中で受信できました。この信号は、グリニッジ標準時（GMT）の10:00から18:00までの5分間に306パルスで構成され、各分の開始時に長いパルスが送られました。 1967年に周波数偏移変調（FSK）が追加され、この信号を周波数基準として使用することが難しくなりました。時刻信号は、モールス符号で「GBR GBR TIME」というコールサインが前に付き、03:00、09:00、15:00、21:00の前の5分間に送信されました。GBRがメンテナンスのために放送を停止しているときは、19.6kHzの送信機GBZが予備として使用されました。[ 5 ]最終的に、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 、当初は日中のみ時折送信されていました。最初は15分ごとにアナウンスがあり、モールス符号で「MSF MSF MSF」（MSFはモールス符号で「-- ··· ··-·」）と表記され、続いて「こちらはイングランド、ラグビーのMSFです。送信しています…」という音声が流れていました。[ 7 ] 1953年5月からは、信号は24時間放送されましたが、他の信号を受信するために定期的に5分間の停止がありました。60kHz 信号は最終的に1966年に24時間途切れることなくサービスとなり、周波数基準は1988年2月に廃止されました。[ 6 ]
2007年2月27日、NPLはアンソーンから新しい時刻信号伝送のテストを開始した。[ 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所式は2007年4月1日に行われ、サービスの名称は「The Time from NPL」となり、ラグビーからの信号は永久に停止されました。[ 10 ] [ 11 ]場所の変更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機器の一部が、引き続き使用でき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、無造作に設置されている家庭用機器でより多く見られます。 現在、アンソーンからの信号は、ラグビーよりは弱いものの、地中海までまだ使用できます。
1950年の時刻信号の開始から2007年4月1日まで、時刻信号はウォリックシャー州ラグビー近郊のラグビー無線局から送信されていました。[ 6 ] [ 12 ]送信機の当初の場所から、この時計は「ラグビー時計」と呼ばれていました。[ 13 ] 2007年にカンブリア州に移設された後、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、「M」は英国に割り当てられたITUプレフィックスの1つであり、「SF」は文書化された理由もなく割り当てられた。この結果、「MSF信号」という一般的な用語が生まれ、これは現在もNPLで使用されている。 [ 6 ]サービスの公式履歴には、「ラグビーは基準変調標準周波数の送信に関する追加のコミットメントを与えられた」とあるが、コールサイン「MSF」の実際の説明はない。[ 14 ] NPLによると、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ようだが、MSFは略語として意図されたものではなかったようだ。[ 15 ]
送信信号の実効放射電力は17 kWで、周波数は 60 kHzで、 10分の 2 以内の精度です。[ 1 ]信号強度は、送信機から100 km (62マイル)で 10 mV/m 以上、 1,000 km (620マイル)で 100 μV/m 以上であり、したがって英国全土でこの強度以上で受信できます。[ 12 ]この信号は、北欧および西ヨーロッパでも受信でき、広く使用されています。[ 1 ]
ラグビーでは、送信機は60kW の無線周波数電力を生成しました（70kW の商用電源を使用）。高さ180メートル（590フィート）のT型アンテナは、頂上部で500メートル（1,600フィート）の幅がありました。アンテナの垂直部分が信号を放射していたため、受信強度はすべての方向でほぼ同じでした（ほぼ無指向性でした）。[ 6 ]
正確な時刻が求められる業務用以外にも、NPL信号を使用したデジタル表示とアナログ表示の両方を備えた電波時計（腕時計を含む）が広く使用されています。（標準時伝送方式を採用している他の地域でも同様の時計が販売されています。実際、ヨーロッパの電波時計のほとんどは、2000～6000kmの受信範囲を持つマインフリンゲンDCF77信号を使用しています。）ユーザーから見れば、これらは他の時計と同じ機能と設定を備えた時計ですが、常に正しい時刻を表示し、サマータイムにも自動的に対応します。
1950年にMSFが導入された当初は、秒マーカーと分マーカーのみを送信し、符号化データは送信されませんでした。1974年には、時刻を指定するために、100ビット/秒の短いバイナリコードのバーストが分マーカーに挿入されました。1977年には、1分全体にわたって1ビット/秒で時刻を符号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、高速コードが削除され（単純な分マーカーに戻り）、スローコードが残されました。[ 16 ]
信号は以下のように符号化されます。
MSF送信機は、毎秒の開始付近で短時間オフになり（オンオフキーイング ）、現在の時刻と日付をエンコードします。60 kHz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の各秒は、 少なくとも500ミリ秒の搬送波に続いて、100ミリ秒の「オフ」期間から始まります。秒マーカーは、協定世界時 （UTC）に対して±1ミリ秒よりも高い精度で送信されます。UTC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）に対して常に±0.9秒以内の精度です。
分の最初の秒（00秒と表記）は、分を示す目盛りとして、搬送波がオフになる500ミリ秒の期間から始まります。
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、続いて 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。
負極性ビット信号
Carrier ONビット値が0であることを表します。Carrier OFFビット値が1であることを表します。各秒を100ミリ秒の10個の単位とみなすと 、分マーカーはとして送信され1111100000、その他のすべての秒はとして送信されます1AB0000000。
1秒間に2ビットのデータデータが送信されますが、現在のタイムコードでは、そのうち1ビットのみが可変です。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の公式文書では、これらの「固定値ビット」である01A～16A、17B～51B、52B、59Bは現在「0」に設定されていますが、将来的に使用される可能性があるとされています。
1秒目から16秒目までは、原子時計と天文時計の時刻の差（DUT1）に関する情報が現在の分について示されており、残りの秒数は時刻と日付のコードを示しています。
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（閏秒がない場合は前の分の17秒目）から始まり、常に英国の標準時（冬期はUTC、夏時間実施時はUTC+1時間）で表示されます。
01B～08Bの連続するビットは、+0.1秒から+0.8秒までの正のDUT1値を示すために1に設定されます。たとえば、DUT1が+0.5秒の場合は、ビット01B～05Bが1に設定されます（例：11111000、ビット01Bが最も左端）。09B～16Bの連続するビットは、-0.1秒から-0.8秒までの負のDUT1値を示すために1に設定されます。たとえば、DUT1≦-0.3秒の場合は、ビット11Bが設定されます。
閏秒の場合は、16秒目と17秒目の間にゼロビットが挿入されます。[ 17 ] 負の閏秒の場合は、16秒目が削除されます。負の閏秒はDUT1が正の場合にのみ発生するため、9Bから16Bまでのビットはゼロになります。
ビット17A～51Aは、次の分の時刻を最上位ビットから順に2進化10進数で符号化します。ビット17Aから始まり、10年を表す4ビット、年を表す4ビット、10ヶ月を表す1ビット、月を表す4ビット、10日を表す2ビット、日を表す4ビット、曜日を表す3ビット（0=日曜日）、10時間を表す2ビット、時を表す4ビット、10分を表す3ビット、分を表す4ビットが続きます。
ビット52A～59Aは、分単位の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ビットの他の部分には決して現れません。BCDエンコーディングのため、Aビットの他の部分には最大で5つの連続する1ビットが現れる可能性があります（7月30日または31日のビット27A～31A、または7で終わる日が土曜日に当たる場合はビット33A～37A）。したがって、これら6つの連続する1ビットによって、分単位の終わりが一意に識別されます。
ビット54B～57Bは、タイムコードに対して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、放送時刻が夏時間であることを示します。ビット53Bは、夏時間ビットが変更されようとしていることを警告します。ビット53Bが使用されている場合、時刻変更の1時間7秒前から始まり、時刻変更の7秒前まで、61分間連続して設定されます。これは、時刻変更の2秒前（より正確には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。
MSFは、平均して年に1回未満しか発生しない閏秒の事前警告を放送しません。 [ 3 ]閏秒が追加される唯一の兆候は、閏秒の前の1分間にタイムコードの前のパディングビット数が変化することです。したがって、受信機に事前に手動で閏秒のアナウンスを入力しない限り、自律型のMSF受信機は、閏秒の後にUTCとの同期を回復するのに時間がかかる場合があります（特に、閏秒の時点で受信が安定していない場合）。
DCF77と同様に、MSFは夏季への変更の1時間前に警告を発するが、変更前の数日間には警告を発しない。[ 17 ]
MSFは通常は連続放送を行っていますが、定期または臨時のメンテナンスのためにサービスが停止されることがあります。NPLのウェブサイトのTime from NPLでは、今後の定期メンテナンスによる停止と臨時の停止に関する情報が報告されています。[ 9 ]