「工場のネットワークが遅い」「カメラの画像データを流すと、たまに装置がチョコ停する」
最近の現場で、こんな悩みを聞くことが増えました。IoT化が進み、工場内のネットワークには「サーボモータの制御信号」だけでなく、「検査カメラの高画質な画像」や「トレーサビリティのログデータ」など、巨大なデータがバンバン流れるようになったからです。
こうなると起きるのが、通信の「渋滞」です。従来のEthernetは、言わば「早い者勝ち」の世界。
巨大な画像データが道を塞いでいる間、本来最優先であるはずの「非常停止信号」や「同期信号」が待たされてしまうリスクがありました。
そこで本記事では、実務9年の現役電気設計者が、この「渋滞問題」を道路拡張（速度アップ）ではなく、「交通ルールの変更」で解決する革命的な技術、「TSN（Time Sensitive Networking）」について解説します。
結論から言うと、TSNとは「3つの魔法を使って、どんなに混雑していても制御信号だけは遅延ゼロで届ける技術」のことです。
しかし、導入には一つだけ注意点があります。 間に挟む「ハブ」の選び方を間違えると、この魔法は一瞬で解けて、ただの「遅いLAN」に戻ってしまうのです。
TSNを支える「3つの魔法」
TSNは、一つの特定の技術ではなく、いくつかの規格（IEEE 802.1）の集合体です。
難しい規格名は一旦忘れて、「渋滞しない道路を作るための3つの魔法」としてイメージしてください。
① 時刻同期（IEEE 802.1AS）：全員が同じ「時計」を持つ
これが全ての基本です。これまでのEthernetは、パソコンやPLCがそれぞれ自分の持っている時計（内部クロック）で動いていました。当然、微妙にズレています。
TSNでは、ネットワークにつながる全ての機器が、マスター（親機）に合わせて「ナノ秒単位」で時刻をピッタリ合わせます。「せーの！」で全員が同時に動くための、絶対的な基準時間が共有されるのです。
② 時分割（IEEE 802.1Qbv）：絶対に遅れない「専用バスレーン」
これがTSNの目玉機能です。
普通の道路なら、トラック（画像データ）もスポーツカー（制御信号）も、インターチェンジに来た順に合流しますよね？ これだと運が悪いとスポーツカーは待たされます。TSNは、「時間を区切ってゲートを開閉」します。
- 0.0秒〜0.1秒： 「制御データ専用」の時間！ （画像データは赤信号で待て）
- 0.1秒〜0.5秒： 「その他のデータ」の時間！
このように、VIP（制御信号）専用の「予約時間帯」を作ることで、どんなに他の通信が混雑していても、制御信号だけは絶対に遅れずに通過できるのです。
③ 割り込み（IEEE 802.1Qbu）：長いトラックを「ぶった切る」
個人的に一番「すごい荒技だ」と思うのがこれです。別名「フレーム・プリエンプション」。
長い長いトレーラー（巨大な画像データ）が交差点を渡っている最中に、救急車（緊急の制御信号）が来たとします。普通なら、トレーラーが渡りきるまで待つしかありません。しかしTSNは、トレーラーを一時的に「切断（分割）」します。
- 画像の送信を途中で強制中断！
- 隙間に制御信号を先に通す！
- 制御信号が通ったら、画像の続きを送って元通りにくっつける。
「巨大なデータが道を塞ぐなら、切ってしまえ」というこの機能のおかげで、待ち時間を極限までゼロに近づけられるのです。
【図解】普通のEthernet vs TSN
違いを一言で言うなら、「早い者勝ち」か「予約制」かです。
| 特徴 | 普通のEthernet (TCP/IPなど) | TSN (Time Sensitive Networking) |
| 通信方式 | ベストエフォート (頑張って送る) | デタミニスティック (定時性) |
| 混雑時 | 運が悪いと遅延する (ジッタ発生) | 絶対に遅れない (時間が保証される) |
| イメージ | 一般道 (渋滞あり) | ダイヤ通りの鉄道 / 専用レーン |
これまでのEthernetは「通信速度（1Gbpsなど）」を上げることで渋滞をごまかしてきました。
対してTSNは、「速度はそこそこでいいから、到着時間だけは絶対に守る」という、プロ仕様の規格なのです。
よくある勘違い「TSNというケーブルがあるの？」
「TSN導入したい！ 専用のTSNケーブルを買わなきゃ！」これは間違いです。
- ケーブル： 普通のLANケーブル（Cat5e / Cat6など）でOKです。
- 変えるべきもの：
- スイッチングハブ（交通整理員）
- 機器の通信チップ（運転手）
TSNの魔法（時刻合わせや割り込み）を行うのは、ケーブルではなく「スイッチ（ハブ）」や「コントローラ」です。
そのため、TSN対応のPLCとサーボを使っていても、その間にAmazonで買った数千円のスイッチングハブを挟んでしまうと、魔法は解けてただのEthernetになってしまうので注意してください。
ちなみに、この優先レーンの時刻表は、勝手に出来上がるわけではありません。エンジニアが設定ソフトで『この通信はVIP扱い！』と指定することで、初めて機能します。
【実例】これが「魔法を解かない」TSN対応ハブだ
「理屈は分かったけど、具体的にどのハブならTSNが使えるの？」 そう思う方のために、代表的なTSN対応スイッチングハブを紹介します。
- 三菱電機システムサービス：DT135TXA
CC-Link IE TSNに対応した産業用ハブです。見た目は普通の黒い箱ですが、中身はナノ秒単位の時刻同期（IEEE 802.1AS）に対応しています。 Amazonで売っているような汎用ハブとは違い、ネットワーク全体の「時計」を狂わせません。
TSNを構築する際は、必ずこうした「認定品」を選んでください。
で、誰が使ってるの？（対応プロトコル）
TSNはあくまで「道路のルール（IEEE規格）」です。実際には、その上を走る「車（産業用プロトコル）」を選ぶことになります。
- CC-Link IE TSN (三菱電機など):世界に先駆けてTSNを全面採用しました。制御通信と情報通信を同一ケーブルで混ぜても、モーション制御が乱れないのが強みです。
- PROFINET over TSN:欧州の雄、PROFINETもTSN対応を進めています。
- EtherCAT G / over TSN:超高速通信のEtherCATも、バックボーンにTSNを使う構想があります。
- EtherNet/IP:現在、ODVA（管理団体）がTSN対応の仕様策定を進めています。
まとめ：ITとOTが「同じケーブル」で共存できる未来
これまで工場の現場では、「カメラの映像でネットワークが重くなるから、制御用のLANケーブルとは分けよう」という「物理的な住み分け（配線地獄）」が行われてきました。
しかし、TSNの登場でその必要はなくなります。「一本のケーブルに、工場のあらゆるデータを混ぜても、止まらない設備」これが実現できるからです。
スマートファクトリー化でデータ量が爆発的に増えている今、「早い者勝ち」のEthernetから、「予約制」のTSNへの移行は、避けては通れない道になるでしょう。
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TSNは「道路」の話でしたが、その上を走る「車（プロトコル）」の話はこちらで解説しています。
