2025年(工業(yè)互聯(lián)網(wǎng))設備互聯(lián)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，負責實現(xiàn)時間同步的協(xié)議是A.IEEE802.1QbvB.IEEE802.1AS2020C.IEEE802.1CBD.IEEE802.1Qcc答案：B解析：IEEE802.1AS2020基于IEEE15882019，定義了gPTP（generalizedPrecisionTimeProtocol），用于TSN網(wǎng)絡中全局時間同步，其余選項分別對應調(diào)度、冗余與集中配置。2.OPCUAPubSuboverMQTT在傳輸層默認使用的端口是A.1883B.4840C.8883D.443答案：A解析：MQTT非加密端口1883為缺省值；4840是OPCUATCP默認端口；8883為MQTT/TLS；443為HTTPS。3.在ModbusTCP中，事務標識符（TransactionIdentifier）字段長度為A.1ByteB.2BytesC.4BytesD.8Bytes答案：B解析：MBAP頭中前兩個字節(jié)為TransactionIdentifier，用于匹配請求與響應。4.下列哪一項不是5GuRLLC場景的關(guān)鍵KPI？A.空口時延≤1msB.可靠性≥99.999%C.頻譜效率≥10bit/s/HzD.定位精度≤0.2m答案：C解析：頻譜效率屬于eMBB指標，uRLLC核心指標為時延與可靠性。5.在EtherCAT網(wǎng)絡中，分布式時鐘（DC）漂移補償算法通常采用A.PIDB.Kalman濾波C.最小二乘D.指數(shù)平滑答案：B解析：Kalman濾波對時鐘漂移與抖動具有最優(yōu)估計特性，被EtherCAT主站廣泛采用。6.當使用gRPC進行設備遠程調(diào)用時，默認序列化機制為A.JSONB.XMLC.ProtocolBuffersD.MessagePack答案：C解析：gRPC基于HTTP/2且強制使用ProtocolBuffersv3。7.在MQTT5.0中，用于實現(xiàn)“請求響應”模式的屬性是A.TopicAliasB.ResponseTopicC.SubscriptionIdentifierD.CorrelationData答案：B解析：ResponseTopic攜帶響應主題名，CorrelationData用于匹配，但題眼為“模式”定義。8.下列哪條YANG模型用于描述工業(yè)網(wǎng)絡拓撲？A.ietfinterfacesB.ietfyangtypesC.ietfnetworktopologyD.openconfiginterfaces答案：C解析：ietfnetworktopology提供節(jié)點、鏈路與拓撲關(guān)系，是SDN控制器常用模型。9.在CANFD中，數(shù)據(jù)段最大字節(jié)數(shù)為A.8B.32C.64D.128答案：C解析：CANFD將數(shù)據(jù)場擴展至64字節(jié)，同時提升位速率。10.工業(yè)邊緣計算參考架構(gòu)IECTR63188中，將邊緣節(jié)點分為幾層？A.2B.3C.4D.5答案：B解析：邊緣設備層、邊緣網(wǎng)關(guān)層、邊緣云層共三層。二、多項選擇題（每題3分，共15分，多選少選均不得分）11.下列哪些機制可用于TSN網(wǎng)絡中的流量整形？A.CreditBasedShaperB.TimeAwareShaperC.AsynchronousTrafficShaperD.BurstLimitingShaper答案：A、B、C解析：802.1Qav(CBS)、802.1Qbv(TAS)、802.1Qcr(ATSS)均為標準整形機制；D為干擾項。12.關(guān)于OPCUASecurity，下列說法正確的是A.支持用戶令牌簽名B.支持TLS1.3C.支持PerfectForwardSecrecyD.支持ECC加密答案：A、B、C、D解析：OPCUA1.04及以上已全面支持TLS1.3、ECDHE、PFS與多種用戶令牌。13.在工業(yè)WiFi6（802.11ax）場景下，可降低時延的技術(shù)包括A.OFDMAB.TWTC.BSSColoringD.MUMIMO答案：A、B、D解析：OFDMA與MUMIMO提升并行度；TWT減少空口競爭；BSSColoring主要抗干擾，對時延改善間接。14.以下哪些協(xié)議運行在UDP之上？A.CoAPB.LwM2MC.MQTTSND.DDSRTPS答案：A、B、C、D解析：CoAP/MQTTSN/DDSRTPS均基于UDP；LwM2M基于CoAP，故也使用UDP。15.在工業(yè)現(xiàn)場部署IPv6overTSCH（6TiSCH）時，需使用的關(guān)鍵IETF協(xié)議有A.6topB.RPLC.6LoWPAND.MSF答案：A、B、C、D解析：6top為TSCH調(diào)度層；RPL構(gòu)建路由；6LoWPAN壓縮；MSF管理調(diào)度功能。三、判斷題（每題1分，共10分，正確打“√”，錯誤打“×”）16.OPCUAJSON編碼比Binary編碼節(jié)省帶寬。答案：×解析：JSON冗余大，Binary編碼緊湊，節(jié)省>50%帶寬。17.ModbusTCP支持“廣播”寫單寄存器。答案：×解析：TCP模式下無廣播概念，UnitID=0被保留且多數(shù)主站忽略。18.5GNR在Release17中引入了RedCap終端，旨在降低工業(yè)傳感器成本。答案：√解析：RedCap=ReducedCapability，面向中速物聯(lián)網(wǎng)。19.EtherCAT從站控制器ESC必須使用ASIC實現(xiàn)，不可基于FPGA。答案：×解析：倍福提供IPCore，多家FPGA方案已商用。20.MQTT遺囑消息（Will）只能在客戶端首次CONNECT時設置，運行中不可修改。答案：√解析：遺囑在CONNECT報文固定，運行中不可更新。21.DDS使用以數(shù)據(jù)為中心的發(fā)布訂閱模型，默認采用TCP傳輸。答案：×解析：DDS默認RTPS/UDP，TCP為可選。22.TSN中，802.1Qci可用于入口policing，防止突發(fā)流量破壞整形。答案：√解析：Qci即PerStreamFilteringandPolicing。23.在工業(yè)邊緣側(cè)運行容器時，KubeEdge與K3s均支持ARM64架構(gòu)。答案：√解析：二者官方鏡像均提供ARM64版本。24.gRPC的流式調(diào)用一定比一元調(diào)用吞吐低，因為需要維持長連接。答案：×解析：流式可攤銷頭部、提升吞吐，需視業(yè)務場景。25.CANopen與J1939均使用11位標識符，無法共存于同一總線。答案：×解析：二者可共存，通過標識符分配避免沖突。四、填空題（每空2分，共20分）26.在IEEE802.1Qbv時間感知整形中，一個周期內(nèi)可定義最多________個時間槽。答案：256解析：GateControlList最大支持256條目。27.OPCUAPubSuboverUDP使用________端口作為默認組播端口。答案：4840解析：IANA分配給OPCUAPubSub。28.當5G網(wǎng)絡啟用uRLLC的“Grantfree”上行時，UE需提前配置________資源。答案：ConfiguredGrantType1解析：3GPP38.214定義。29.EtherCAT幀中，每個從站數(shù)據(jù)段最大________字節(jié)。答案：1486解析：受限于以太網(wǎng)凈荷1500減去WKC與頭部。30.在ModbusTCP中，功能碼0x17對應________操作。答案：Read/WriteMultipleRegisters解析：單請求完成讀保持寄存器與寫保持寄存器。31.MQTT5.0中，屬性標識0x23的十進制值為________。答案：35解析：0x23=35，對應“SessionExpiryInterval”。32.6TiSCH網(wǎng)絡中，MSF算法在________子層運行。答案：6top解析：MSF為6top協(xié)議子模塊。33.在DDS中，用于發(fā)現(xiàn)域參與者的內(nèi)置Topic名稱為________。答案：DCPSParticipant解析：DDSIRTPS規(guī)范定義。34.OPCUA安全策略“Basic256Sha256”使用________位對稱加密。答案：256解析：AES256CBC。35.工業(yè)WiFi6中，OFDMA子載波最小單元稱為________。答案：RU（ResourceUnit）解析：26/52/106/242子載波粒度。五、簡答題（每題6分，共30分）36.描述TSN網(wǎng)絡中802.1Qbv與802.1Qav協(xié)同工作的流程，并給出一種典型工業(yè)運動控制場景的參數(shù)配置。答案：1)時間同步：gPTP將網(wǎng)絡時鐘誤差<1μs。2)流量分類：運動控制幀映射到Queue7，TCPBesteffort到Queue0。3)GateControlList：周期1ms，Queue7在0~400μs開放，Queue0在400~1000μs開放。4)802.1Qav對Queue0施加CBS，idleslope=20Mbps，sendslope=100Mbps20Mbps=80Mbps，防止突發(fā)搶占。5)結(jié)果：運動控制幀確定性時延<50μs，抖動<±5μs；背景流量不破壞時隙。37.說明MQTT5.0“共享訂閱”機制如何提升工業(yè)SCADA系統(tǒng)可擴展性，并給出Topic設計示例。答案：共享訂閱格式$share/{ShareName}/{Topic}，如$share/group1/factory/line1/telemetry。多個SCADA節(jié)點訂閱同一ShareName，消息輪流分發(fā)，實現(xiàn)負載均衡；新增節(jié)點無需變更傳感器側(cè)Topic，水平擴展能力提高3~5倍；故障轉(zhuǎn)移時，離線節(jié)點未ACK的消息重發(fā)至剩余節(jié)點，保證可靠性。38.比較EtherCAT與PROFINETIRT在硬件同步精度上的差異，列出影響精度的三項關(guān)鍵因素。答案：EtherCAT分布式時鐘同步精度<100ns；PROFINETIRT約1μs。關(guān)鍵因素：1)時鐘分辨率：ESC64位硬件時鐘vs.IRT32位；2)補償算法：Kalmanvs.線性回歸；3)幀轉(zhuǎn)發(fā)延遲：EtherCAT“OntheFly”硬件轉(zhuǎn)發(fā)延遲<1μs，IRT需交換機存儲轉(zhuǎn)發(fā)。39.解釋“容器化PLC”如何利用Kubernetes的CPUManager與DevicePlugin實現(xiàn)us級實時任務。答案：1)通過CPUManagerstaticpolicy將物理核獨占綁定給容器；2)開發(fā)DevicePlugin將/dev/rt_gpio、/dev/rtc等實時字符設備注冊到Kubelet；3)容器以GuaranteedQoS運行，內(nèi)核隔離CPU隔離全集，關(guān)閉超線程與Cstate；4)使用PREEMPT_RT補丁，調(diào)度延遲<10μs，結(jié)合XenomaiCobalt內(nèi)核模塊，中斷響應<5μs，實現(xiàn)us級循環(huán)。40.闡述工業(yè)邊緣AI推理鏈路的端到端安全框架，涵蓋模型分發(fā)、數(shù)據(jù)輸入、結(jié)果上報三階段。答案：模型分發(fā)：采用OPCUAFileTransfer+signedfirmware，模型哈希寫入TPMPCR，啟動時extend度量；數(shù)據(jù)輸入：現(xiàn)場攝像頭→邊緣網(wǎng)關(guān)，使用MACsec802.1AE2018鏈路層加密，防止中間人注入偽造幀；結(jié)果上報：推理結(jié)果經(jīng)MQTToverTLS1.3上傳云端，客戶端證書由工廠CA簽發(fā)，云端OCSP實時校驗；全程雙向身份認證、完整性校驗、審計日志寫入不可變區(qū)塊鏈，滿足IEC6244342SL3要求。六、計算與綜合題（共35分）41.（10分）某TSN網(wǎng)絡拓撲為線形，五臺交換機級聯(lián)，鏈路速率1Gbps，幀長包括前導碼共1250Bytes。若采用802.1Qbv，周期T=2ms，Queue7需傳輸1000幀，求Queue7所需時隙寬度，并驗證是否滿足無沖突條件。答案：單幀發(fā)送時間=1250×8/10^9=10μs1000幀總時間=10ms所需時隙≥10ms，但周期僅2ms，故必須分5個周期發(fā)送，每周期發(fā)送200幀，時隙≥2ms。結(jié)論：時隙=2ms即可，無沖突。42.（10分）某工廠有2000個ModbusTCP傳感器，每10s輪詢一次，每次讀取4個保持寄存器，TCPMTU=1500Bytes。估算服務器所需最小上行帶寬，并給出當RTT=50ms時的并發(fā)連接數(shù)上限。答案：單請求MBAP+PDU=12+5=17Bytes；響應=12+5+2×4=25Bytes總流量=(17+25)×2000/10=8.4kB/s=67.2kbps并發(fā)上限：每連接占用時間≈2×RTT=100ms，10s窗口可復用100次，故并發(fā)連接數(shù)≤2000/100=20。43.（15分）設計一個基于5GuRLLC的AGV協(xié)同系統(tǒng)，要求空口時延≤5ms、可靠性≥99.99%。給出無線側(cè)、核心側(cè)、應用側(cè)的關(guān)鍵參數(shù)配置，并計算在20輛AGV、每車上行速率2Mbps、包長300Bytes場景下，所需PRB與CCE資源。答案：無線側(cè)：numerologyμ=3，slot=0.125ms，上行自包含幀；GrantfreeCGType1，周期1ms，MCS=28，256QAM，PRB=52，可承載2.1Mbps；99.99%可靠性采用K=3重復，時延預算3ms。核心側(cè)：UPF下沉至邊緣，PDU會話錨點<1km，路徑冗余雙活；