2025年(工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù))協(xié)議應(yīng)用試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.在OPCUAPubSub模型中，決定消息是否被特定Subscriber接收的關(guān)鍵字段是A.PublisherIdB.DataSetWriterIdC.GroupHeaderD.NetworkMessageNumber答案：B解析：DataSetWriterId與Subscriber端配置的DataSetReaderId匹配后，消息才會(huì)被接收，PublisherId僅標(biāo)識(shí)發(fā)布節(jié)點(diǎn)，GroupHeader與NetworkMessageNumber用于分片與順序控制。2.下列哪條MQTT5.0屬性可用于實(shí)現(xiàn)“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)場級(jí)設(shè)備”與“云側(cè)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)”之間的消息費(fèi)用分?jǐn)?？A.TopicAliasB.UserPropertiesC.ResponseTopicD.SubscriptionIdentifier答案：B解析：UserProperties可攜帶自定義鍵值對(duì)，如“costCenter=Line3”，云側(cè)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)據(jù)此拆分賬單，TopicAlias僅減少報(bào)文長度，ResponseTopic用于請(qǐng)求響應(yīng)，SubscriptionIdentifier用于服務(wù)端路由優(yōu)化。3.在TSN802.1Qbv調(diào)度中，GuardBand的作用是A.防止高優(yōu)先級(jí)幀被搶占B.為時(shí)鐘同步保留帶寬C.在時(shí)隙切換前阻止低優(yōu)先級(jí)幀發(fā)送D.補(bǔ)償鏈路傳播延遲答案：C解析：GuardBand位于時(shí)隙尾部，確保低優(yōu)先級(jí)幀不會(huì)跨越時(shí)隙邊界，從而保證高優(yōu)先級(jí)時(shí)隙的確定性，搶占由802.1Qbu實(shí)現(xiàn)，時(shí)鐘同步由802.1AS完成。4.某工廠采用ModbusTCP連接200臺(tái)從站，主站掃描周期為100ms，若期望將周期壓縮至10ms且不丟包，最先應(yīng)考慮的優(yōu)化措施是A.將TCP改為UDPB.啟用ModbusTCPpipeliningC.在交換機(jī)上啟用IGMPSnoopingD.提高從站波特率答案：B解析：ModbusTCP本身運(yùn)行在TCP之上，不存在波特率概念；pipelining允許主站連續(xù)發(fā)出多個(gè)請(qǐng)求而不等待響應(yīng)，顯著降低等待RTT時(shí)間；UDP無連接不可靠；IGMPSnooping用于組播，與本場景無關(guān)。5.在CoAPOBSERVE機(jī)制中，若MaxAge=30，而服務(wù)器在25s時(shí)資源發(fā)生變化，客戶端最晚會(huì)在何時(shí)收到新數(shù)據(jù)？A.25sB.30sC.55sD.取決于ACK超時(shí)答案：A解析：MaxAge僅表示緩存有效期，不影響服務(wù)器主動(dòng)推送；資源一旦變化，服務(wù)器立即發(fā)送CON報(bào)文，客戶端25s即可收到。6.某邊緣節(jié)點(diǎn)使用gRPCstreaming上傳振動(dòng)波形，發(fā)現(xiàn)每40min連接被防火墻RST，最可能的原因是A.HTTP/2PING幀間隔大于防火墻空閑超時(shí)B.gRPC消息超過默認(rèn)4MB限制C.protobuf版本不兼容D.服務(wù)端未實(shí)現(xiàn)flowcontrol答案：A解析：防火墻默認(rèn)TCP空閑超時(shí)30min，若節(jié)點(diǎn)未在30min內(nèi)發(fā)送任何HTTP/2PING，連接被重置；gRPC自帶flowcontrol，protobuf版本錯(cuò)誤會(huì)立即報(bào)錯(cuò)，而非40min后。7.在IEC61499功能塊網(wǎng)絡(luò)中，ECC狀態(tài)機(jī)從S1遷移到S2的條件事件類型為A.INDB.CNFC.REQD.RSP答案：B解析：CNF（confirmation）表示下游功能塊執(zhí)行完畢，觸發(fā)ECC遷移；IND用于輸入事件，REQ用于請(qǐng)求，RSP用于響應(yīng)。8.使用GraphQL訂閱實(shí)時(shí)設(shè)備報(bào)警時(shí)，下列哪一項(xiàng)最可能導(dǎo)致“消息風(fēng)暴”A.未設(shè)置debounceB.使用@skip指令C.未啟用DataLoaderD.使用別名答案：A解析：高頻報(bào)警若未debounce，將每條變化推送至客戶端，形成風(fēng)暴；@skip用于條件過濾，DataLoader解決N+1查詢，別名僅用于字段重命名。9.在5GuRLLC場景下，為實(shí)現(xiàn)1ms空口時(shí)延，調(diào)度層采用的子載波間隔為A.15kHzB.30kHzC.60kHzD.120kHz答案：D解析：120kHz子載波對(duì)應(yīng)時(shí)隙長度0.125ms，可在1ms內(nèi)完成8個(gè)HARQ往返，滿足uRLLC要求；15kHz時(shí)隙1ms，無法滿足。10.某IIoT網(wǎng)關(guān)將本地JSON通過MQTT上傳，發(fā)現(xiàn)每條消息體積約8kB，月流量超套餐，最有效的壓縮策略是A.啟用MQTT5.0PayloadFormatIndicatorB.使用MQTTTopicCompressionC.將JSON轉(zhuǎn)為EXI并啟用MQTT5.0ContentTypeD.改用CoAP答案：C解析：EXI（EfficientXMLInterchange）對(duì)JSONSchema編碼壓縮率可達(dá)90%，且MQTT5.0支持ContentType協(xié)商；MQTT無TopicCompression規(guī)范；CoAP需額外維護(hù)UDP打洞。二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分）11.關(guān)于DDSSecurity1.2，下列哪些屬于BuiltinSecurityPluginsA.AuthenticationB.AccessControlC.CryptographyD.LoggingE.TransportLayerTLS答案：A、B、C解析：DDSSecurity規(guī)范定義三大內(nèi)置插件：Authentication（PKI）、AccessControl（權(quán)限）、Cryptography（加密簽名）；Logging為可選，TLS屬于傳輸層，與DDS安全模型獨(dú)立。12.在OPCUAClient/Server會(huì)話中，哪些服務(wù)可用于“批量讀取”以減少往返A(chǔ).ReadB.BrowseC.TranslateBrowsePathsToNodeIdsD.CreateMonitoredItemsE.HistoryRead答案：A、E解析：Read服務(wù)支持一次傳入多個(gè)NodeId；HistoryRead支持批量歷史數(shù)據(jù)；Browse僅遍歷引用，Translate用于路徑解析，CreateMonitoredItems用于訂閱，非一次性讀取。13.下列哪些機(jī)制可防止MQTTBroker出現(xiàn)“雪崩”式內(nèi)存增長A.啟用Retained消息TTLB.設(shè)置SessionExpiryIntervalC.使用SharedSubscriptionD.啟用TopicACLE.啟用WebSocketCompression答案：A、B、C解析：TTL與SessionExpiry可自動(dòng)清理過期消息及狀態(tài)；SharedSubscription將負(fù)載均衡到多消費(fèi)者，避免單客戶端慢消費(fèi)導(dǎo)致積壓；ACL與壓縮無法直接限制內(nèi)存。14.在TSN802.1Qci中，下列哪些參數(shù)屬于PSFP（PerStreamFilteringandPolicing）A.GateClosedB.MaxSDUC.FlowMeterD.IntervalE.MaxFramesPerInterval答案：B、C、E解析：PSFP通過MaxSDU、FlowMeter（令牌桶）、MaxFramesPerInterval對(duì)每條流整形；GateClosed為Qbv參數(shù)，Interval為Qch參數(shù)。15.使用IEC61850MMS時(shí)，下列哪些PDU類型可攜帶“文件”數(shù)據(jù)A.ReadB.WriteC.GetFileD.SetFileE.FileDirectory答案：C、D、E解析：GetFile、SetFile、FileDirectory為61850文件服務(wù)專用PDU；Read/Write用于邏輯節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，無文件語義。三、判斷題（每題1分，共10分）16.ModbusRTU幀中，若功能碼為0x03，則協(xié)議數(shù)據(jù)單元最大長度為253字節(jié)。答案：錯(cuò)解析：RTU模式最大256字節(jié)，扣除地址1字節(jié)、CRC2字節(jié)，PDU最大253字節(jié)，但功能碼0x03為讀保持寄存器，寄存器數(shù)量最大125×2=250字節(jié)，因此實(shí)際用戶數(shù)據(jù)≤250字節(jié)，說法不嚴(yán)謹(jǐn)。17.OPCUAPubSubUDPUADP默認(rèn)使用端口4840。答案：錯(cuò)解析：4840為TCP默認(rèn)端口；UDPUADP無官方固定端口，通常使用4840以外的動(dòng)態(tài)端口。18.CoAPOptionNumber為12時(shí)，表示UriQuery。答案：對(duì)解析：RFC7252定義OptionNumber12為UriQuery。19.DDSDiscovery協(xié)議（SimpleDiscovery）使用多播地址。答案：對(duì)解析：RTPS規(guī)范定義SimpleDiscovery多播地址為:7400。20.MQTT5.0的ReasonCode0x10表示“Quotaexceeded”。答案：對(duì)解析：0x10=16，對(duì)應(yīng)“Quotaexceeded”，用于Broker拒絕超出配額的消息。21.TSN802.1AS2020支持時(shí)間感知整形（TAS）與幀搶占同時(shí)啟用。答案：對(duì)解析：AS2020修訂版明確TAS與搶占可同時(shí)使用，但需保證時(shí)隙計(jì)算包含搶占開銷。22.gRPC的StatusCode4表示DEADLINE_EXCEEDED。答案：對(duì)解析：Code4=DEADLINE_EXCEEDED，符合google.rpc.Code定義。23.IEC61499功能塊類型“SERVICE”接口事件只能使用REQ/RSP模式。答案：錯(cuò)解析：SERVICE接口也支持IND/CONF模式，用于異步通知。24.5GNR的minislot可由2個(gè)OFDM符號(hào)組成，用于uRLLC快速調(diào)度。答案：對(duì)解析：3GPPRel16引入minislot，最短2符號(hào)，降低調(diào)度時(shí)延。25.GraphQL的@defer指令可用于將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)高頻傳感器數(shù)據(jù)標(biāo)記為“非關(guān)鍵”，從而優(yōu)先返回設(shè)備元數(shù)據(jù)。答案：對(duì)解析：@defer允許服務(wù)端分批次返回結(jié)果，優(yōu)先發(fā)送關(guān)鍵字段，傳感器波形可延遲返回，降低首字節(jié)時(shí)延。四、填空題（每空2分，共20分）26.OPCUAPubSubJSON編碼中，DataValue的“Status”字段使用________進(jìn)制表示，長度為________字節(jié)。答案：16；4解析：JSON編碼采用十六進(jìn)制字符串，如“0x00000000”，占4字節(jié)。27.MQTT5.0中，TopicAlias最大值為________，由________報(bào)文指定。答案：65535；CONNECT解析：CONNECT報(bào)文的TopicAliasMaximum屬性決定Broker支持的Alias上限。28.TSN802.1Qbu幀搶占中，被截短的幀稱為________幀，剩余部分稱為________幀。答案：Express；Fragment解析：標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語：Express幀為高優(yōu)先級(jí)，可中斷低優(yōu)先級(jí)幀；被中斷的剩余部分為Fragment。29.在DDSTypeObject中，hash算法采用________，長度為________位。答案：MD5；128解析：TypeObject用MD5哈希標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)類型，128位。30.IEC61850SCL文件中，描述GOOSE控制塊的元素為________，其appID屬性最大長度為________字符。答案：GSEControl；65解析：SCLschema定義GSEControl元素，appID最大65字符。31.gRPCHTTP/2SETTINGS幀中，參數(shù)SETTINGS_MAX_CONCURRENT_STREAMS默認(rèn)值為________，若服務(wù)端返回0xFFFFFFFF表示________。答案：100；無限制解析：官方默認(rèn)100，0xFFFFFFFF=2^311，視為無限制。32.5GNR中，uRLLC的HARQ進(jìn)程號(hào)使用________位表示，最大進(jìn)程數(shù)為________。答案：4；16解析：DL/ULHARQ進(jìn)程ID字段4位，故最多16個(gè)并行進(jìn)程。五、簡答題（每題10分，共30分）33.某汽車零部件焊接車間部署TSN網(wǎng)絡(luò)，需保證機(jī)器人循環(huán)時(shí)間4ms，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇樾切?，交換機(jī)支持802.1Qbv/Qbu/Qci。請(qǐng)給出端到端時(shí)延預(yù)算步驟并計(jì)算最大允許線纜長度。已知：機(jī)器人控制器發(fā)送1522B幀，交換機(jī)StoreandForward時(shí)延1μs，轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延200ns，PHY延遲100ns，光纖傳播速度2×10^8m/s，時(shí)隙預(yù)算占周期5%。答案與解析：步驟1：確定時(shí)隙長度4ms×5%=200μs，即幀必須在200μs內(nèi)完成傳輸。步驟2：計(jì)算發(fā)送時(shí)延1522B×8=12176bit，千兆鏈路下發(fā)送時(shí)延=12176bit/1Gbps=12.176μs。步驟3：計(jì)算路徑組件單級(jí)交換機(jī)：Store1μs+Forward0.2μs+PHY0.1μs=1.3μs雙向路徑需×2，但Qbv時(shí)隙為單向，僅考慮發(fā)送方向，故1.3μs。步驟4：剩余預(yù)算留給傳播延遲200μs?12.176μs?1.3μs=186.524μs步驟5：最大線纜長度L=v×t=2×10^8m/s×186.524×10^6s≈37.3km結(jié)論：理論上最大允許線纜長度約37km，實(shí)際需留20%裕量，故≤30km。34.某工廠MQTT集群采用EMQX5.0，需實(shí)現(xiàn)“跨產(chǎn)線消息路由”：產(chǎn)線A的topic“l(fā)ineA/+/temp”需實(shí)時(shí)復(fù)制到產(chǎn)線B的“l(fā)ineB/+/temp”，但要求延遲<50ms，且不能修改客戶端代碼。給出三種技術(shù)方案并對(duì)比優(yōu)劣。答案與解析：方案1：EMQX規(guī)則引擎+內(nèi)置bridge規(guī)則：SELECTFROM“l(fā)ineA/+/temp”，動(dòng)作：republishto“l(fā)ineB/${topic(1)}/temp”優(yōu)點(diǎn)：純配置，延遲<5ms；缺點(diǎn)：集群內(nèi)復(fù)制，跨DC時(shí)帶寬無壓縮。方案2：MQTT5.0SharedSubscription+邊緣流處理在產(chǎn)線B部署KafkaConnectMQTTSource，消費(fèi)shared訂閱，再Sink到EMQXB優(yōu)點(diǎn)：可壓縮、過濾；缺點(diǎn)：組件多，延遲2030ms。方案3：TSN+Qbv轉(zhuǎn)發(fā)將MQTToverTSN，交換機(jī)根據(jù)VLANPCP復(fù)制流量到產(chǎn)線B端口優(yōu)點(diǎn)：硬件級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)，延遲<1ms；缺點(diǎn)：需全網(wǎng)TSN改造，成本高。綜合：若同DC且預(yù)算有限，選方案1；若需壓縮或跨云，選方案2；若未來確定性網(wǎng)絡(luò)升級(jí)，選方案3。35.解釋IEC61499“適配器接口”如何用于封裝OPCUAMethod，并給出FB類型定義XML片段（含ECC狀態(tài)機(jī)），要求：輸入兩個(gè)Float，輸出一個(gè)Float，Method名為“CalcPressure”，命名空間uri=“urn:factory:ns”。答案與解析：適配器接口將OPCUAMethod映射為61499事件驅(qū)動(dòng)接口，步驟如下：1.定義適配器類型：提供REQ事件、輸入DataInputs、輸出CNF事件、輸出DataOutputs。2.在FB體內(nèi)，REQ事件觸發(fā)OPCUAMethod調(diào)用，等待Server返回后觸發(fā)CNF。XML片段：<AdapterTypeName=“OPC_UA_Method”><EventInputs><EventName=“REQ”/></EventInputs><EventOutputs><EventName=“CNF”/></EventOutputs><InputVars><VarName=“IN1”Type=“REAL”/><VarName=“IN2”Type=“REAL”/></InputVars><OutputVars><VarName=“OUT”Type=“REAL”/></OutputVars></AdapterType><FBTypeName=“CalcPressure”><IdentificationStandard=“614992”/><InterfaceList><EventInputs><EventName=“REQ”Type=“Event”/></EventInputs><EventOutputs><EventName=“CNF”Type=“Event”/></EventOutputs><InputVars><VarName=“TEMP”Type=“REAL”/><VarName=“FLOW”Type=“REAL”/></InputVars><OutputVars><VarName=“PRESS”Type=“REAL”/></OutputVars></InterfaceList><BasicFB><ECC><ECStateName=“START”><ECActionOutput=“”/></ECState><ECStateName=“CALLING”><ECActionAlgorithm=“OPC_CALL”O(jiān)utput=“”/></ECState><ECStateName=“DONE”><ECActionOutput=“CNF”/></ECState><ECTransitionSource=“START”Destination=“CALLING”Condition=“REQ”/><ECTransitionSource=“CALLING”Destination=“DONE”Condition=“OPC_DONE”/></ECC><AlgorithmName=“OPC_CALL”><ST><![CDATA[//偽代碼：調(diào)用OPCUAMethodPress:=OPC_Call(ServerUri:=“opc.tcp://0:4840”,MethodNodeId:=ns=2;s=CalcPressure,InputArgs:=[TEMP,FLOW],OutputArgs=>PRESS);OPC_DONE:=TRUE;]]></ST></Algorithm></BasicFB></FBType>ECC狀態(tài)機(jī)：START→收到REQ→CALLING→OPC_CALL執(zhí)行→OPC_DONE→DONE→發(fā)出CNF，完成封裝。六、綜合設(shè)計(jì)題（35分）36.背景：某風(fēng)電集團(tuán)有200座風(fēng)機(jī)，每座風(fēng)機(jī)塔筒安裝加速度、應(yīng)變、溫度傳感器共60測點(diǎn)，采樣率1kHz，24h運(yùn)行?，F(xiàn)需通過MQTT5.0上傳至集團(tuán)私有云，要求：a)單風(fēng)機(jī)日均流量≤500MB；b)云端需在5s內(nèi)檢測到塔筒共振頻率偏移>0.2Hz；c)若公網(wǎng)中斷，風(fēng)機(jī)本地緩存7天；d)支持遠(yuǎn)程OTA升級(jí)MQTT客戶端證書。任務(wù)：1.給出邊緣壓縮與封包策略，證明滿足流量要求；2.設(shè)計(jì)云側(cè)實(shí)時(shí)檢測架構(gòu)，說明如何利用MQTT5.0特性；3.給出斷網(wǎng)續(xù)傳方案，包含存儲(chǔ)格式、索引機(jī)制、回傳順序；4.描述證書輪換流程，確保TLS握手不中斷。答案與解析：1.壓縮與封包單測點(diǎn)1kHz×24h=86400000樣本/天采用二階前向預(yù)測+哈夫曼編碼，壓縮比1:8，每樣本浮點(diǎn)4B→0.5B60測點(diǎn)×86400000×0.5B≈2.47GB，超預(yù)算引入邊緣FFT：每10s塊計(jì)算頻譜，僅上傳050Hz共128根譜線，復(fù)數(shù)→幅度16bit×128=256B10s內(nèi)原始數(shù)據(jù)60×10000×4B=2.4MB