2025年高職工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)(數(shù)據(jù)傳輸)中期測試卷及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分。每題只有一個正確答案，錯選、多選均不得分）1.在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)場，采用TSN（時間敏感網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)的主要目的是A.提高無線信道利用率B.降低以太網(wǎng)幀長度C.實現(xiàn)確定性低時延傳輸D.替代TCP/IP協(xié)議棧答案：C解析：TSN通過時間同步與調(diào)度機制，為工業(yè)控制流量提供微秒級確定性時延，解決傳統(tǒng)以太網(wǎng)“盡力而為”帶來的不確定性問題。2.下列關(guān)于MQTT協(xié)議“遺囑消息”機制的描述，正確的是A.遺囑消息由服務(wù)器在客戶端正常斷開時下發(fā)B.遺囑消息QoS等級必須等于客戶端訂閱該主題的最高QoSC.遺囑消息在客戶端設(shè)置CONNECT報文時一次性指定D.遺囑消息可攜帶超過256MB的載荷答案：C解析：遺囑消息（LastWill）在CONNECT報文中指定，僅當(dāng)服務(wù)器檢測到客戶端異常斷開時才發(fā)布，與正常斷開無關(guān)；其QoS由客戶端在CONNECT中獨立指定，與訂閱QoS無關(guān)；MQTT5.0規(guī)定載荷上限為256MB，但遺囑通常只傳少量關(guān)鍵數(shù)據(jù)。3.工業(yè)現(xiàn)場使用5GuRLLC切片承載運動控制閉環(huán)，空口時延要求≤1ms。下列哪項技術(shù)對降低空口時延貢獻(xiàn)最小A.自包含子幀（Selfcontainedsubframe）B.迷你時隙（Minislot）調(diào)度C.256QAM高階調(diào)制D.預(yù)調(diào)度授權(quán)（Grantfree）答案：C解析：256QAM主要提升頻譜效率，對時延無直接改善；其余三項均通過縮短調(diào)度周期或減少信令交互來降低時延。4.OPCUAPubSuboverUDP在二層網(wǎng)絡(luò)中采用多播地址范圍是A.224.0.0.0/24B.239.255.0.0/16C.239.192.0.0/14D.224.0.1.0/24答案：C解析：OPCUAPubSub推薦采用IPv4組織本地多播范圍239.192.0.0/14（即239.192.0.0–239.195.255.255），避免與路由協(xié)議多播沖突。5.在ModbusTCP中，若服務(wù)器返回異常碼0x02，其含義為A.非法功能碼B.非法數(shù)據(jù)地址C.非法數(shù)據(jù)值D.服務(wù)器故障答案：B解析：ModbusTCP異常碼0x02表示“IllegalDataAddress”，即客戶端訪問了不存在的寄存器地址。6.某工廠采用EtherCAT網(wǎng)絡(luò)，周期時間為250μs。若每個從站引入1μs的轉(zhuǎn)發(fā)延遲，則最多可級聯(lián)多少臺從站且總轉(zhuǎn)發(fā)延遲不超過10%周期時間A.20B.25C.30D.35答案：B解析：10%×250μs=25μs；25μs÷1μs/站=25站。7.在IEEE802.1AS2020中，最佳主時鐘（BMCA）選舉時，優(yōu)先級1（Priority1）字段數(shù)值越小表示A.優(yōu)先級越低B.優(yōu)先級越高C.與優(yōu)先級無關(guān)D.僅用于企業(yè)網(wǎng)，不用于工業(yè)網(wǎng)答案：B解析：Priority1為8位無符號整數(shù)，數(shù)值越小優(yōu)先級越高，最先參與選舉。8.下列關(guān)于CoAP協(xié)議塊傳輸（BlockWiseTransfer）的描述，錯誤的是A.支持服務(wù)器驅(qū)動的流控B.塊大小由SZX字段指示，最大1024BC.塊序號從0開始D.僅支持GET方法答案：D解析：CoAP塊傳輸可用于GET、PUT、POST、FETCH等多種方法，不僅限于GET。9.在OPCUA客戶端會話生命周期中，若服務(wù)器返回Bad_SessionClosed，客戶端下一步應(yīng)A.直接重新激活原會話B.調(diào)用CloseSession并釋放通道C.忽略錯誤繼續(xù)發(fā)布請求D.重新建立SecureChannel并創(chuàng)建新會話答案：D解析：Bad_SessionClosed表明會話已失效，需重建SecureChannel并重新CreateSession。10.某車間采用PROFINETIRT，預(yù)留帶寬為20%用于TCP/IP最佳effort流量。若總帶寬為100Mbps，則IRT幀最大可用帶寬為A.80MbpsB.20MbpsC.100MbpsD.視拓?fù)鋭討B(tài)變化答案：A解析：PROFINETIRT通過帶寬預(yù)留機制，將周期IRT幀與TCP/IP流量嚴(yán)格隔離，20%預(yù)留即TCP/IP最多占20Mbps，IRT可用80Mbps。二、多項選擇題（每題3分，共15分。每題有兩個或兩個以上正確答案，多選、少選、錯選均不得分）11.下列哪些技術(shù)可同時實現(xiàn)時間同步與頻率同步A.IEEE1588v2（PTP）B.SyncEC.1588ATR（AdaptiveTimeRecovery）D.NTPv4答案：A、C解析：PTP通過主從時鐘報文交換實現(xiàn)時間同步，同時可恢復(fù)頻率；1588ATR在包網(wǎng)絡(luò)中自適應(yīng)恢復(fù)頻率；SyncE僅頻率同步；NTPv4精度不足，難以同時實現(xiàn)高頻穩(wěn)相。12.在5GR16中，用于工業(yè)場景的雙冗余傳輸機制包括A.URSPB.PDCP重復(fù)（PDCPDuplication）C.雙活UPFD.幀復(fù)制與消除（FrameReplicationandElimination，F(xiàn)RER）答案：B、C解析：PDCPDuplication在空口復(fù)制包；雙活UPF在核心網(wǎng)側(cè)冗余；URSP為策略框架；FRER屬于TSN技術(shù)，非3GPP原生。13.關(guān)于MQTT5.0的“用戶屬性”（UserProperties），下列說法正確的是A.可攜帶于PUBLISH、CONNECT、SUBSCRIBE等報文B.屬于可變頭部分C.鍵值對數(shù)量上限為65535D.服務(wù)器必須原樣轉(zhuǎn)發(fā)至訂閱端答案：A、C、D解析：用戶屬性位于可變頭，但鍵值對數(shù)量上限65535；服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)PUBLISH時必須保持用戶屬性不變；CONNECT/SUBSCRIBE亦支持。14.下列哪些字段出現(xiàn)在ModbusTCP協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）中A.事務(wù)標(biāo)識符（TransactionIdentifier）B.協(xié)議標(biāo)識符（ProtocolIdentifier）C.功能碼（FunctionCode）D.數(shù)據(jù)（Data）答案：C、D解析：MBAP頭包含事務(wù)、協(xié)議、長度、單元標(biāo)識符；PDU僅功能碼+數(shù)據(jù)。15.在TSN標(biāo)準(zhǔn)族中，與流量整形相關(guān)的子標(biāo)準(zhǔn)包括A.IEEE802.1QavB.IEEE802.1QbvC.IEEE802.1QccD.IEEE802.1Qch答案：A、B、D解析：Qav定義CreditBasedShaper；Qbv定義TimeAwareShaper；Qch定義CyclicQueuingandForwarding；Qcc為配置管理，不直接塑形。三、判斷題（每題1分，共10分。正確打“√”，錯誤打“×”）16.OPCUA內(nèi)置的“訂閱通知”機制采用輪詢方式，服務(wù)器周期檢查變量變化后再下發(fā)。答案：×解析：OPCUA訂閱基于發(fā)布/推送模式，服務(wù)器在檢測到變量變化或刷新周期到達(dá)時主動通知客戶端，非輪詢。17.EtherCAT從站控制器（ESC）在硬件中完成FCS校驗，無需軟件干預(yù)。答案：√解析：ESC在硬件中自動計算并驗證幀校驗序列（FCS），確保實時性。18.在5GNSA組網(wǎng)中，uRLLC切片可通過ENDC雙連接實現(xiàn)1ms空口時延。答案：×解析：NSA架構(gòu)受限于LTE錨點，難以穩(wěn)定滿足1ms；SA架構(gòu)方可通過R16uRLLC完整特性實現(xiàn)。19.CoAP協(xié)議Observe選項允許客戶端持續(xù)接收資源變化通知，無需重復(fù)輪詢。答案：√解析：Observe擴展使CoAP具備類似MQTT的推送能力，減少輪詢開銷。20.PROFINETDCP協(xié)議可動態(tài)修改設(shè)備名稱與IP，無需重啟從站。答案：√解析：DCP（DiscoveryandConfigurationProtocol）支持在線寫NameOfStation與IP，即時生效。21.IEEE802.1CBFRER要求全網(wǎng)交換機支持1588時間同步，否則無法消除重復(fù)幀。答案：×解析：FRER通過序列號與算法消除重復(fù)，可不依賴時間同步，但同步后可優(yōu)化緩沖。22.ModbusTCP單元標(biāo)識符（UnitIdentifier）用于區(qū)分串行子網(wǎng)中的設(shè)備，在純以太網(wǎng)環(huán)境中可填0xFF。答案：√解析：單元標(biāo)識符在ModbusTCP/RTN網(wǎng)關(guān)場景有效；純以太網(wǎng)無子網(wǎng)時可任意，常用0xFF。23.TSN網(wǎng)絡(luò)中，Talker與Listener的注冊過程由IEEE802.1QatSRP協(xié)議完成。答案：√解析：Qat（StreamReservationProtocol）負(fù)責(zé)端到端帶寬預(yù)留與注冊。24.MQTT5.0的“共享訂閱”（SharedSubscription）允許多個客戶端以負(fù)載均衡方式消費同一主題。答案：√解析：$share/{ShareName}/topic格式，服務(wù)器隨機分發(fā)至組內(nèi)某一客戶端。25.OPCUA的Alarm&Condition模型中，EnabledState為False時，條件實例不會生成通知，但可正常刷新。答案：√解析：EnabledState關(guān)閉后，條件變化不觸發(fā)通知，變量值仍可讀。四、填空題（每空2分，共20分）26.在IEEE1588v2中，Sync報文與Follow_Up報文之間的時間差稱為________。答案：residencetime（駐留時間）解析：駐留時間=Follow_Up攜帶的精確發(fā)送時間–Sync報文實際發(fā)送時間，用于補償交換機內(nèi)部處理延遲。27.EtherCAT分布時鐘（DC）同步精度通常可達(dá)________ns以內(nèi)。答案：100解析：采用硬件鎖相環(huán)與補償算法，典型抖動<100ns。28.5GR16規(guī)定uRLLC用戶面端到端時延指標(biāo)為________ms，可靠性為________%。答案：1；99.999解析：1ms內(nèi)傳送32字節(jié)包，可靠性99.999%。29.MQTT5.0的“請求/響應(yīng)”機制中，客戶端在PUBLISH報文中攜帶________屬性，用于服務(wù)端返回響應(yīng)主題。答案：ResponseTopic解析：ResponseTopic屬性指示服務(wù)端應(yīng)發(fā)布響應(yīng)的主題名。30.OPCUA內(nèi)置的________編碼方式，可在同等信息量下比XML編碼減少約80%字節(jié)數(shù)。答案：Binary（或OPCUABinaryEncoding）解析：Binary編碼采用小端、緊湊格式，顯著降低帶寬。31.PROFINETRT幀的EtherType值為________。答案：0x8892解析：PROFINETRT與IRT均使用0x8892，與標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)區(qū)分。32.TSN標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.1Qbu定義了________機制，可中斷低優(yōu)先級幀發(fā)送高優(yōu)先級幀。答案：FramePreemption（幀搶占）解析：通過MAC合并子層實現(xiàn)，高優(yōu)先級幀可打斷低優(yōu)先級幀，降低時延。33.ModbusTCP報文頭中“長度”字段指示其后跟隨的________與________總字節(jié)數(shù)。答案：單元標(biāo)識符；PDU解析：長度=單元標(biāo)識符(1)+PDU(功能碼+數(shù)據(jù))字節(jié)數(shù)。34.CoAP協(xié)議Observe選項值采用________位無符號整數(shù)，服務(wù)器可將其作為序列號。答案：24解析：Observe值24位，循環(huán)計數(shù)，客戶端檢測不連續(xù)即知丟包。35.在5G核心網(wǎng)，________網(wǎng)絡(luò)功能負(fù)責(zé)動態(tài)選擇UPF并生成分流規(guī)則，以滿足TSN邊緣部署需求。答案：SMF（SessionManagementFunction）解析：SMF基于URSP與本地配置選擇UPF，并下發(fā)ULCL/BP規(guī)則。五、簡答題（每題8分，共24分）36.簡述TSN網(wǎng)絡(luò)中IEEE802.1QbvTimeAwareShaper的工作原理，并說明其對工業(yè)運動控制的具體價值。答案：TimeAwareShaper（TAS）將出口隊列劃分為時間片，通過GateControlList（GCL）周期性開關(guān)隊列門。高優(yōu)先級流量在獨占時間片內(nèi)發(fā)送，避免低優(yōu)先級流量干擾。價值：1.提供確定性時延與抖動，滿足運動控制<1μs抖動要求；2.與IEEE802.1AS時間同步配合，實現(xiàn)全網(wǎng)同步調(diào)度；3.兼容標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)，保護既有投資；4.支持多協(xié)議共存，實時與非實時流量在同一物理網(wǎng)絡(luò)中分段傳輸，降低布線成本。37.某企業(yè)采用MQTT5.0構(gòu)建設(shè)備云，需實現(xiàn)“云端下發(fā)配方→設(shè)備執(zhí)行→設(shè)備回傳結(jié)果→云端確認(rèn)”的可靠閉環(huán)。請設(shè)計報文交互流程，并說明如何利用MQTT5.0特性保證端到端可靠性與可追溯性。答案：流程：1.云端發(fā)布配方：PUBLISHtopic=cmd/device123/recipe,QoS=1,retain=0,攜帶correlationdata=UUID1,responsetopic=device123/result,userproperties:batchNo=20250601；2.設(shè)備訂閱cmd/device123/，收到后執(zhí)行；3.設(shè)備回傳結(jié)果：PUBLISHtopic=device123/result,QoS=1,correlationdata=UUID1,payload={status:OK,params…}；4.云端訂閱device123/result，收到后比對correlationdata，確認(rèn)閉環(huán)?？煽啃裕篞oS1確保至少一次；correlationdata實現(xiàn)請求響應(yīng)匹配；userproperties攜帶批次號，便于MES追溯；若設(shè)備離線，云端可重試并查看會話狀態(tài)（SessionExpiryInterval）。38.對比EtherCAT與PROFINETIRT在“分布式時鐘同步”與“帶寬預(yù)留”兩方面的技術(shù)差異，并給出選型建議。答案：分布式時鐘：EtherCAT采用硬件ESC，在每一從站測量并補償傳播延遲，同步精度<100ns；PROFINETIRT依賴IEEE1588+硬件時間戳，精度約1μs，需交換機支持。帶寬預(yù)留：EtherCAT利用主站調(diào)度表，在報文經(jīng)過時隙插入RT幀，無需額外協(xié)議；PROFINETIRT通過規(guī)劃帶寬時隙表（IRTSchedule），需全網(wǎng)支持IRT交換機，配置復(fù)雜。選型：超高速伺服聯(lián)動（<1μs抖動）選EtherCAT；多廠商互操作、大型拓?fù)?、IT融合需求高選PROFINETIRT。六、計算與綜合題（共31分）39.（10分）某TSN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜?Talker、3Bridge、1Listener，鏈路速率1Gbps。Talker每125μs發(fā)送一個大小為500B的周期性流。若采用IEEE802.1Qbv，GateControlList周期設(shè)為125μs，求：(1)該流占用帶寬百分比；(2)若Bridge出口隊列門開啟時長需額外預(yù)留20%保護帶，求最小開啟時長（ns）；(3)若同時存在BestEffort流，其最大可分配開啟時長（ns）。答案：(1)500B×8bit/B=4000bit；周期125μs；帶寬占比=4000bit/(1×10^9bit/s×125×10^6s)=3.2%。(2)幀發(fā)送時間=4000bit/1Gbps=4000ns；保護帶20%→4000×1.2=4800ns。(3)周期125000ns?4800ns=120200ns。40.（10分）某5GSA網(wǎng)絡(luò)為100臺AGV提供uRLLC切片，參數(shù)：包長256B，周期5ms，可靠性99.999%，空口時延預(yù)算≤4ms。若采用PDCPDuplication，主鏈路BLER=1%，分鏈路BLER=2%，獨立誤碼，求：(1)單鏈路傳輸失敗概率；(2)雙冗余后傳輸失敗概率；(3)是否滿