2025年(工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)工程)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.在TSN（TimeSensitiveNetworking）協(xié)議族中，負(fù)責(zé)為流量類別分配嚴(yán)格時隙的協(xié)議是A.IEEE802.1QbvB.IEEE802.1QccC.IEEE802.1CBD.IEEE802.1AS答案：A解析：IEEE802.1Qbv定義了時間感知整形器（TAS），通過門控列表為不同隊列分配嚴(yán)格時隙，實現(xiàn)確定性時延。2.OPCUAPubSub在UDP上傳輸時，默認(rèn)使用的端口號為A.4840B.1883C.4843D.62541答案：A解析：OPCUA規(guī)范規(guī)定，PubSubUDP默認(rèn)端口與客戶端/服務(wù)器相同，均為4840，區(qū)別于MQTT的1883。3.5GuRLLC場景下，空口往返時延理論上可壓縮至A.10msB.4msC.1msD.0.1ms答案：C解析：3GPPR16定義uRLLC目標(biāo)為空口單向0.5ms，往返1ms，滿足工業(yè)閉環(huán)控制需求。4.PROFINETIRT的帶寬預(yù)留機制基于A.令牌環(huán)B.時分復(fù)用（TDMA）C.載波偵聽（CSMA/CA）D.輪詢表答案：B解析：IRT采用TDMA為實時幀預(yù)留時隙，消除沖突，保證抖動<1μs。5.在ModbusTCP中，功能碼0x10對應(yīng)的操作是A.讀保持寄存器B.寫單個線圈C.寫多個寄存器D.讀輸入寄存器答案：C解析：0x10（十進(jìn)制16）用于“寫多個寄存器”，一次最多寫123個寄存器。6.工業(yè)防火墻“白名單+深度包檢測”策略中，對EtherNet/IPCIP報文進(jìn)行字段級過濾時，優(yōu)先檢查A.源IPB.服務(wù)代碼（ServiceCode）C.會話句柄D.套接字地址答案：B解析：服務(wù)代碼決定CIP對象行為，如0x4C為“讀屬性”，誤用可導(dǎo)致越權(quán)操作，需優(yōu)先校驗。7.下列哪項不是TSN中cQF（CyclicQueuingandForwarding）的核心假設(shè)A.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟阎夜潭˙.所有節(jié)點時鐘同步誤差<1μsC.幀長固定為64ByteD.轉(zhuǎn)發(fā)時延可計算答案：C解析：cQF允許可變長幀，只要保證每跳時延等于整周期即可，無需固定64Byte。8.在IEC61588（PTP）中，用于測量鏈路不對稱的字段是A.correctionFieldB.originTimestampC.meanPathDelayD.asymmetryCorrection答案：A解析：correctionField記錄透明時鐘的駐留時間，也可攜帶不對稱修正值。9.工業(yè)WiFi6（802.11ax）在OFDMA機制下，最小可分配資源單元（RU）子載波數(shù)為A.26B.52C.106D.242答案：A解析：802.11ax定義RU26為最小單元，對應(yīng)2MHz帶寬，滿足工業(yè)傳感器小數(shù)據(jù)包需求。10.當(dāng)使用MQTTSparkplugV3.0上報數(shù)據(jù)時，NBIRTH消息中必須攜帶的指標(biāo)是A.seqB.timestampC.is_historicalD.is_transient答案：B解析：Sparkplug強制NBIRTH含UTC時間戳，確保云端序列化。二、多項選擇題（每題3分，共15分；多選少選均不得分）11.下列哪些技術(shù)可同時實現(xiàn)“零丟包”與“確定性時延”A.802.1Qbu幀搶占B.802.1Qch同步整形C.802.1CB冗余路徑D.802.1Qav信用整形答案：A、B、C解析：Qbu通過搶占打斷低優(yōu)先級長幀；Qch以周期隊列保證抖動；Qcb冗余復(fù)制消除單點失效；Qav僅降丟包，不保證時延。12.關(guān)于5GNPN（NonPublicNetwork）與工業(yè)專網(wǎng)，正確的是A.SNPN需使用PLMNID+NID組合B.PNINPN允許公網(wǎng)用戶漫游接入C.NPN可獨立部署5GCD.NPN必須共享公網(wǎng)頻譜答案：A、B、C解析：D錯誤，NPN可申請專用頻段如3.7–3.8GHz，無需共享。13.OPCUASecurityKeyService（SKS）提供A.對稱密鑰分發(fā)B.證書吊銷列表C.用戶身份認(rèn)證D.安全策略協(xié)商答案：A、B、D解析：SKS不負(fù)責(zé)用戶認(rèn)證，此功能由會話服務(wù)完成。14.下列哪些字段屬于PROFINETLLDP擴展TLVA.PortStatusB.ChassisIDC.TimeStampD.MRPDomain答案：A、D解析：PortStatus與MRPDomain為PROFINET私有TLV；ChassisID為標(biāo)準(zhǔn)LLDP；TimeStamp非LLDP字段。15.工業(yè)SDN控制器南向接口可包含A.OpenFlow1.5B.NETCONFC.P4RuntimeD.OPCUAMethods答案：A、B、C解析：OPCUAMethods用于設(shè)備層信息模型，非SDN南向。三、判斷題（每題1分，共10分；正確打“√”，錯誤打“×”）16.TSN中，802.1AS2020支持多域時鐘，允許GM與Slave跨域同步。答案：√解析：新版AS引入多域，解決級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)邊界時鐘問題。17.ModbusTCP事務(wù)標(biāo)識符（TransactionIdentifier）必須由服務(wù)器回顯相同值。答案：√解析：規(guī)范要求服務(wù)器原樣返回，供客戶端匹配請求。18.5GLANtypeService可替代二層交換機，支持MAC地址學(xué)習(xí)。答案：×解析：5GLANtype基于IP會話，二層幀頭在UPF終結(jié)，不學(xué)習(xí)MAC。19.EtherCAT分布式時鐘（DC）同步精度與電纜長度無關(guān)。答案：×解析：電纜傳播時延需測量并補償，否則引入<20ns誤差。20.OPCUAJSON編碼比UABinary編碼節(jié)省帶寬。答案：×解析：JSON文本冗余大，通常比Binary多30%以上。21.在TSN網(wǎng)絡(luò)中，cQF要求所有橋接設(shè)備支持802.1Qbv。答案：√解析：cQF依賴門控列表實現(xiàn)周期轉(zhuǎn)發(fā)。22.PROFINETMRP環(huán)網(wǎng)恢復(fù)時間可低于50ms。答案：√解析：優(yōu)化下可10ms，優(yōu)于RSTP。23.MQTTQoS2級別確?！扒『靡淮巍苯桓叮瑹o需應(yīng)用層去重。答案：√解析：QoS2四步握手完成端到端去重。24.工業(yè)防火墻對GOOSE報文過濾時，可基于APPID字段。答案：√解析：APPID唯一標(biāo)識GOOSE控制塊，常用白名單。25.WiFi6的TWT機制可讓傳感器每30s喚醒一次，功耗低于BLE。答案：×解析：TWT降低監(jiān)聽功耗，但休眠電流仍高于BLE。四、填空題（每空2分，共20分）26.IEEE802.1Qbv門控列表循環(huán)時間稱為________，其最小粒度為________μs。答案：CycleTime；1解析：CycleTime可編程，但芯片通常以1μs為步進(jìn)。27.OPCUAPubSubUADP幀頭中，________位用于標(biāo)識是否啟用擴展標(biāo)志位。答案：ExtendedFlags1解析：UADPVersion1定義該位，決定后續(xù)是否跟2Byte擴展標(biāo)志。28.5GTSNtranslator功能模塊中，將5G系統(tǒng)時鐘映射到gPTP時間域的函數(shù)稱為________。答案：ClockTranslation解析：3GPPTS23.501附錄E定義。29.在PROFINETRT幀中，F(xiàn)rameID0x________表示循環(huán)實時數(shù)據(jù)，優(yōu)先級為________。答案：8000；6解析：0x8000對應(yīng)Priority6，VLANPCP=6。30.ModbusTCP協(xié)議中，單元標(biāo)識符（UnitIdentifier）用于________，在橋接串行鏈路時對應(yīng)________。答案：串行子網(wǎng)尋址；從站地址解析：TCP到RTU橋接時，UnitID即原RTU從站地址。31.802.11ax中，觸發(fā)幀（TF）攜帶的________字段決定OFDMA資源單元大小。答案：RUAllocation解析：TF在HESIGB中攜帶RU分配子字段。32.IEC61850SCL文件中，<________>元素定義IED的通信訪問點。答案：Communication解析：SCLxsd規(guī)定Communication下含SubNetwork、ConnectedAP。33.TSN網(wǎng)絡(luò)管理接口采用________協(xié)議，基于________模型。答案：NETCONF/YANG；YANG解析：IEEE802.1Qcp定義TSNYANG數(shù)據(jù)模型。34.工業(yè)防火墻“白環(huán)境”自學(xué)習(xí)完成后，默認(rèn)策略應(yīng)設(shè)為________，以避免________。答案：白名單拒絕；未知流量穿透解析：先學(xué)習(xí)再切換，防止漏判。35.OPCUASecurityPolicy________提供AES256CBC、SHA256算法套件。答案：Basic256Sha256解析：OPCUA1.04定義該策略，滿足高安全場景。五、綜合應(yīng)用題（共35分）36.某汽車零部件焊接車間計劃部署TSN+5G融合網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)AGV（時延<5ms）、機器視覺（帶寬200Mbps，抖動<100μs）、PLC控制（周期1ms，抖動<1μs）三類業(yè)務(wù)共存。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?GgNB通過TSN橋接器接入有線TSN環(huán)網(wǎng)，環(huán)網(wǎng)由6臺支持802.1Qbv的TSN交換機組成，環(huán)周長600m，光纖時延5μs/m。請回答：（1）計算TSN循環(huán)周期最小值，并給出推導(dǎo)過程；（6分）（2）設(shè)計門控列表，確保PLC流量在每臺交換機輸出端口獲得固定時隙，并說明如何與5G系統(tǒng)協(xié)同；（8分）（3）若視覺流量突發(fā)超出200Mbps，如何在不增加帶寬前提下利用802.1Qbu保障PLC時延？（4分）（4）給出5GTSNtranslator需要開放的gPTP域號及時鐘等級，并解釋原因；（4分）（5）畫出三種流量在TSN交換機出口隊列的調(diào)度順序示意圖，標(biāo)注時隙長度與保護帶。（5分）（6）若環(huán)網(wǎng)斷纖，MRP在50ms內(nèi)恢復(fù)，如何確保PLC周期不受影響？（3分）（7）給出端到端可靠性指標(biāo)分配表，滿足AGV99.99%、視覺99.9%、PLC99.999%。（5分）答案與解析：（1）循環(huán)周期T需滿足：T≥最大路徑轉(zhuǎn)發(fā)時延+PLC周期+保護帶。單跳轉(zhuǎn)發(fā)時延=幀長(最大1500Byte)×8/1Gbps=12μs；環(huán)網(wǎng)6跳，總轉(zhuǎn)發(fā)時延=6×12=72μs；光纖傳播時延=600×5=3000μs=3ms；PLC周期=1ms；保護帶=幀搶占恢復(fù)時間=20μs；故T≥72+3000+1000+20=4092μs，取整4.1ms。解析：循環(huán)周期必須覆蓋最壞路徑時延，否則門控列表無法對齊。（2）門控列表設(shè)計：周期4.1ms，分3個時隙：Slot1：PLC，長度1ms，優(yōu)先級7；Slot2：視覺，長度2.9ms，優(yōu)先級5；Slot3：AGV，長度0.1ms，優(yōu)先級6；保護帶20μs置于PLC前。協(xié)同：5G系統(tǒng)通過TSNtranslator將空口時隙映射到有線Slot1，gNB在下行調(diào)度幀中攜帶CSIRS觸發(fā)AGV，確?？湛谂c有線門控同步誤差<100ns。解析：采用“有線主導(dǎo)”模式，5G作為透明橋。（3）啟用802.1Qbu幀搶占：視覺長幀可被PLC短幀搶占，中斷點插入CRC+EOF，PLC幀立即發(fā)送，視覺幀在下一個繼續(xù)點恢復(fù)，確保PLC時延<1μs。解析：搶占粒度32Byte，視覺幀>123Byte即可被搶占。（4）gPTP域號=44（工業(yè)域），時鐘等級=6（GM為自由運行GNSS），原因：域號44避免與辦公網(wǎng)沖突；等級6保證TSN交換機選主時優(yōu)先選擇5Gtranslator，防止AGV時鐘漂移。解析：3GPPTS23.501規(guī)定域號44–45用于工業(yè)。（5）示意圖：時間軸→0–20μs：保護帶，門控關(guān)閉；20μs–1.02ms：Slot1，隊列7開啟；1.02–3.92ms：Slot2，隊列5開啟；3.92–4.1ms：Slot3，隊列6開啟；循環(huán)重復(fù)。解析：隊列編號與802.1Q映射一致。（6）MRP恢復(fù)期間，PLC流量通過802.1CB冗余路徑復(fù)制，主備路徑同時發(fā)送，接收端選擇先到達(dá)幀，丟包窗口<200μs，小于PLC周期1ms，故無影響。解析：冗余路徑需提前配置，與MRP域獨立。（7）可靠性分配：AGV：空口99.9%→有線99.99%→端到端99.99%；視覺：空口99.5%→有線99.4%→端到端99.9%；PLC：空口99.99%→有線99.999%→端到端99.999%；通過冗余路徑+FEC實現(xiàn)。解析：采用串并聯(lián)模型計算，空口與有線獨立失效。37.某石化企業(yè)現(xiàn)場層采用PROFINETIRT，控制器周期512μs，網(wǎng)絡(luò)包含1臺PLC、8臺伺服驅(qū)動、2臺遠(yuǎn)程IO。現(xiàn)需接入安全儀表系統(tǒng)（SIS），要求響應(yīng)時間<10ms，且不得干擾IRT流量。請完成：（1）計算IRT帶寬占用率，并判斷是否可插入SIS非周期幀；（5分）（2）設(shè)計SIS流量采用PROFINETRTClass3（RT_UDP）參數(shù)：VLANPCP、幀長、發(fā)送偏移；（5分）（3）給出PLC程序中調(diào)用SIS安全函數(shù)塊的時序圖，確保與IRT周期對齊；（5分）（4）若SIS需通過OPCUAPubSub上傳事件到DCS，選擇傳輸協(xié)議與QoS，并說明理由；（5分）（5）列出網(wǎng)絡(luò)診斷工具及對應(yīng)CLI命令，用于驗證IRT抖動<1μs。（5分）答案與解析：（1）單周期最大幀：伺服每站46Byte×8=368Byte，IO每站36Byte×2=72Byte，總計440Byte；帶寬=440×8/512μs=6.875Mbps，占用率0.687%，遠(yuǎn)低于100%，可在非周期槽插入SIS幀。解析：IRT預(yù)留時隙固定，剩余帶寬由NRT使用。（2）SIS參數(shù)：VLANPCP=3，幀長=300Byte，發(fā)送偏移=400μs（避開IRT時隙0–368μs）。解析：PCP=3低于IRT的6，確保被搶占。（3）時序圖：T0：PLC啟動IRT周期；T+400μs：調(diào)用FB_SIS_ReadInputs；T+450μs：執(zhí)行安全邏輯；T+500μs：發(fā)送RT_UDP幀；T+512μs：周期結(jié)束。解析：偏移固定，保證不與IRT沖突。（4）