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時刻・周波数転送とは、複数の地点で正確な基準時刻または基準周波数を共有する方式です。この技術は、国際原子時（TAI）などの標準時刻スケールの作成と配信によく用いられます。時刻転送は、天文台が観測した閃光やその他の現象を相互に関連付けたり、携帯電話基地局が携帯電話がセル間を移動する際にハンドオフを調整したりするなど、様々な問題を解決します。
基準クロックの同期をある地点から別の地点へ、しばしば長距離にわたって転送する、様々な技術が開発されてきた。世界規模で1ナノ秒に近い精度は、多くの用途において経済的に実用的である。 無線航法システムは、時刻転送システムとして頻繁に利用されている。
場合によっては、一定期間にわたって複数回の測定が行われ、後から正確な時刻同期が決定される。特に、パルサーからの信号を受信するために一対の電波望遠鏡を使用し、受信したパルサー信号の時間オフセットを比較することで時刻同期が実現されている。
時間および周波数転送技術の例としては、以下のようなものがある。
一方向時刻転送システムでは、一方の端が通信チャネルを介して現在の時刻を1つ以上の受信機に送信します。[ 4 ] : 116受信機は受信時にメッセージを復号し、時刻を報告するか、メッセージの受信の合間に保持時間報告を提供できるローカルクロックを調整します。一方向システムの利点は、送信者が受信機を知らないため、技術的にシンプルで多くの受信機に対応できることです。
片方向時刻伝送システムの主な欠点は、一部の高度なシステムを除いて、通信チャネルの伝搬遅延が補償されないことです。片方向時刻伝送システムの例としては、教会や町の建物の時計と時刻表示の鐘、タイムボール、LORAN、DCF77、MSFなどの無線クロック信号、そして最後に、複数の衛星からの片方向時刻伝送と位置情報およびその他の高度な遅延補償手段を用いて、受信機が時刻と位置情報をリアルタイムで補償できるようにする全地球測位システム（ GPS）などがあります。
双方向時刻転送システムでは、2 つのピアが互いのメッセージを送受信し、リモートクロックとローカルクロックの差を決定するために 2 つの一方向時刻転送を実行します。[ 4 ] : 118これらの時刻差の合計は、 2 つのノード間の往復遅延です。この遅延は、ピア間の方向間で均等に分配されると仮定されることがよくあります。この仮定の下では、往復遅延の半分が補償すべき伝搬遅延です。欠点は、双方向伝搬遅延を測定して遅延補正を計算する必要があることです。この機能は、参照ソースで実装できますが、その場合、ソースの容量によってサービスできるクライアントの数が制限されます。または、各クライアントのソフトウェアで実装することもできます。NIST は、各クライアントによってロードされる Java アプレットに基づいて、インターネット上のコンピュータ ユーザー向けに時刻参照サービスを提供しています。[ 5 ] [ 6 ]一部の時刻研究所間で比較に使用されている双方向衛星時刻周波数転送(TWSTFT) システムは、研究所間の共通リンクとして衛星を使用しています。ネットワークタイムプロトコルは、IPネットワーク上でパケットベースのメッセージを使用します。
歴史的に、経度の電信による測定は、 2点間を結ぶ重要な手段でした。これは一方向または双方向で使用でき、各観測所が互いの時間や位置を補正することが可能でした。19世紀の電信方式は、往復時間遅延の計算や15～25ミリ秒の範囲での時刻同期など、現代で使用されている多くの技術を確立しました。[ 7 ]
2 つの時計間の時間差は、両方の場所で受信できる共通の基準信号と各時計を同時に比較することによって決定できます。[ 8 ] 両方のエンド ステーションが同時に同じ衛星信号を受信する限り、信号源の精度は重要ではありません。受信信号の性質は重要ではありませんが、GPS や LORAN などの広く利用可能なタイミングおよびナビゲーション システムは便利です。
このようにして転送される時間の精度は、通常1～10 ナノ秒である。[ 9 ]
GPSやその他の衛星航法システムの登場以来、多くの市販のGNSS受信機から高精度かつ手頃な価格のタイミングが利用可能になった。その初期システム設計では、低グレードの「粗モード」で340ナノ秒より優れた一般的なタイミング精度、 精密モードで200ナノ秒より優れた精度が期待されていた。[ 10 ] GPS受信機は、複数の衛星から受信した信号の伝搬時間を正確に測定することによって機能する。これらの距離を幾何学的に組み合わせ、正確な軌道情報と組み合わせることで、受信機の位置が特定される。正確なタイミングは、正確なGPS位置の基本的な要素である。各衛星に搭載された原子時計の時刻は無線信号にエンコードされ、受信機は、信号が送信された時刻よりどれだけ遅れて受信したかを判断する。これを行うために、4つ以上の衛星信号に基づいて3次元と時間を解くことにより、ローカルクロックをGPS原子時計の時刻に補正する。[ 11 ] アルゴリズムの改良により、多くの最新の低コストGPS受信機は10メートル以下の精度を達成しており、これは約30ナノ秒のタイミング精度を意味する。 GPSベースの実験室時間基準は、日常的に10ナノ秒の精度を達成している。[ 12 ]
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