《工业通信与网络技术》试题-答案

院系院系学号姓名…………密………………封………………线………………… 第2页（共12页） 第3页（共12页）哈尔滨工业大学2015学年工业通信与网络技术试题题号一二三四五六七八九十总分得分阅卷人院系院系学号姓名……………密………封………线………………… 第1页（共12页）本题得分一、判断题（共15分，每小题1分）1、IEEE802.3定义的三种MAC帧类型为信息帧、监控帧和无编号帧。答：（×）2、若IEEE802.3的MAC帧长度/类型字段设置为0x8100，则其TCI（标签控制信息）包含有12比特的VLAN标识符。答：（√）3、按软/硬件实现方式可以将工业以太网分为三种类型：（1）采用通用以太网控制器和TCP/IP协议的工业以太网；（2）采用通用以太网控制器和专有过程数据传输协议的工业以太网；（3）采用专用以太网控制器和TCP/IP协议的工业以太网。答：（×）4、Ethernet/IP工业以太网采用实时的高速动态帧处理机制，仅需一个或两个帧即可完成所有节点全部通信。答：（×）5、在IEC61158第4版（ED4.0）中包括PROFINET、EtherCAT、EthernetPowerlink、EPA和MODBUS-RTPS等多种实时以太网，其中EtherCAT由中国提出。答：（×）6、安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、并行、多点通信的数据总线称为现场总线。答：（×）7、在关于“道路交通工具数字信息交换”的国际标准ISO11898和ISO11519中以250kbps这一通信速率区分高速和低速通信控制器局域网。 答：（×）8、有证实服务包括请求、指示和响应3个原语。答：（×）9、令牌访问原理可用于环形网络，构成令牌环形网；也可用于总线网，构成令牌总线网络。答：（√）10、按传输技术可以把网络分为点对点网络和广播式网络，广播式网络可以支持广播和多播传输。答：（√）11、CAN总线使用非归零码和位填充规则编码方式进行数据编码。 答：（√）12、与一般双绞线和同轴电缆相比，光纤具有体积更小、重量更轻、不怕冲激噪声和串扰干扰等优势。 答：（√）13、ISO11898中对CAN总线电平有所规定，VCAN–H=2.5V为显性电平，VCAN-L=0V为隐性电平。答：（×）14、模拟传输使用放大器增强信号能量，同时也增强了噪声；数字传输使用转发器，克服了衰减，噪声也不累积。 答：（√）15、双绞线的扭绞结构是为了减少相邻导线之间的串扰和消除外界干扰。 答：（√）本题得分二、单选题（共6分，每小题1分）1、下面哪个国际标准不是关于现场总线的：A. IEC61158B. IEC62026C. ISO11898D. IEC60068 答：（D）2、下面四个选项中哪个不属于现场总线的技术特点：A. 现场设备的互换性与互操作性B. 现场总线是开放互连网络C. 现场总线是结构与功能高度集中的系统D. 现场总线是数字通信网络 答：（C）3、ISOOSI开放系统互联参考模型共有7层，下列哪个选项不属于这7层？A. 网络层B. 会话层C. 主机至网络层D. 应用层 答：（C）4、下图中属于幅度键控ASK编码的是：答：（C）5、当EIA-485网络处于空闲状态时，没有任何驱动器驱动网络，则传输线状态不确定。因此，应当为网络添加哪种电阻使其处于确定状态？A.偏置电阻 B.终端电阻C.限流电阻 D.斜率电阻 答：（A）6、下列四种说法中错误的是A.衰减和衰减失真、时延失真、噪声都属于重要的传输损伤。B.噪声可以分为随机噪声、冲激噪声或自然噪声等，随机噪声包括热噪声、互调噪声和串扰等。C.任何传输系统都只能容纳有限的频率范围，传输系统限制了数据在传输媒体上传送的数据率。D.数据传输可以分为异步传输和同步传输，和同步传输相比，异步传输使用前同步码和后同步码，比同步传输效率更高(较少的额外开销)。 答：（D）本题得分三、简答题（共31分）1、阐述以太网标准IEEE802.3采用的退避算法，并分析其优点和缺点？（本题5分）答：以太网标准IEEE802.3使用一种称为二进制指数退避的１坚持算法：当站点连续多次遇到冲突时，它仍然不断地试图进行重发。在前10次重传过程中，每次重传的随机时延平均值会加倍。然后再做6次尝试，此时的平均时延值保持不变。在16次不成功的尝试后，站点放弃传输并报告有差错发生。优点：在拥塞程度不断严重的情况下，逐渐增大退避量就可以减小冲突发生的概率。缺点：后进先出。2、以图的方式给出Modbus应用数据单元（ADU）和协议数据单元（PDU）的具体组成。在ModbusRTU模式下，报文帧帧间和帧内两个字符间的空闲间隔各需满足什么条件？（本题6分）答： 图ADU组成在ModbusRTU模式下，报文帧帧间的空闲间隔需大于等于3.5个字符时间，报文帧帧内两个字符间的空闲间隔需小于等于1.5个字符时间。3、比较CAN、DeviceNet、EIA-485三种总线的最大总线长度（传输距离）和最大网络速度（最大传输速率）。（本题6分）答：CAN：最大总线长度10km；最大网络速度1Mbps。DeviceNet:最大总线长度500m；最大网络速度500kbps。EIA-485:单网段最大总线长度1200m；最大网络速度12Mbps。4、在CAN总线中存在哪5种不同的错误类型？（本题5分）答：（1）位错误（2）填充错误（3）CRC错误（4）形式错误（5）应答错误5、简述服务与协议的关系。（本题4分）答：服务与协议是两个完全不同的概念。服务是底层的协议向上层协议提供的一组原语（操作），尽管服务定义了该层能够代表他的上层完成的操作，但丝毫也未涉及这些操作是如何完成的。服务定义了两层之间的接口，上层是服务用户，下层是服务提供者。协议是定义同层对等实体之间交换的帧、报文、分组的格式及意义的一组规则，实体可以任意改变他们的协议。这样，服务和协议就被完全分离开来。或（服务通过协议完成，协议通过服务体现；服务代表功能、能力，协议代表标准化；用户只能见到服务；协议控制同层实体间的通信，服务由下层向上层提供。6、HDLC帧由6个字段组成，按先后顺序列出这6个字段，并简单说明前两个字段的主要作用。（本题5分）答：标志字段以独特的01111110模式在帧的两端起定界作用。地址字段标识出了传输该帧或者是准备接收这个帧的从站。本题得分四、用双极性AMI信号编码机制对二进制序列01001100011进行信号编码，请画出编码后的信号波形，限定二进制序列之前的比特1对应的是负电平。（本题6分）答：本题得分五、连线题（共6分）1、将下列Modbus现场总线中数据模型里的基本表与其对应的对象类型、访问类型连起来。（本题4分）2、将下列典型的网络拓扑结构图形与对应名字连起来。（本题2分）树形环形总线型星形本题得分六、计算题（共18分）1、设CAN总线网络的通信速率为500kbps，某CAN节点的标准格式数据帧中包含5个字节有效数据，请计算由该节点数据帧引起的最小CAN中断时间。（本题4分）答：CAN总线网络的位时间：微妙（1分）最小CAN中断时间：微妙（3分）2、给定报文D=1010001101（10位），预定比特序列（预定的除数）P=110101（6位），请采用摸2运算计算该报文对应的CRC帧检验序列R（5位）。（本题6分）答：3、已知某CAN节点使用的独立CAN控制器SJA1000的晶振频率为12MHz，若总线定时寄存器BTR0=57Hex，BTR1=3BHex，请计算其设定的CAN总线网络通信速率。（相关表格参见附页）（本题8分）答：tCLK=1/fXTAL=1/12M=1/12微秒（1分）因BTR0=57Hex，则==4微秒（2分）因BTR1=3BHex，则（1分）=（1分）=（1分）CAN总线网络的位时间：微妙（1分）CAN总线网络的通信速率：kbps（1分）本题得分七、在一个DeviceNe现场总线系统中，MACID值为1的主站分别与MACID值为13、20的从站建立了预定义主/从连接组关系，这两个从站和主站之间采用COS数据触发方式进行数据的生产/消费。请写出主站发给每一个从站的COS报文和每一个从站的应答报文、每一个从站发给主站的COS报文和主站的应答报文对应的CID。（相关表格参见附页）（本题8分）答：主站发给13号从站的COS报文CID：0x46D，1000110110113号从站的COS应答报文CID：0x3CD，0111100110113号从站发给主站的COS报文CID：0x34D，01101001101主站的COS应答报文CID：0x46A，10001101010主站发给20号从站的COS报文CID：0x4A5，1001010010120号从站的COS应答报文CID：0x3D4，0111101010020号从站发给主站的COS报文CID：0x354，01101010100主站的COS应答报文CID：0x4A2，10010100010本题得分八、DeviceNet现场总线中MACID为1的客户机与MACID为6的服务器之间欲建立显式信息连接。假设两个节点都是UCMM能力设备，双方约定将来在组1报文上通信，客户机使用报文IDB，服务器使用报文ID4，类和实例ID都用16位表示，且服务器返回的连接实例ID为2。图1为客户机与服务器之间成功建立显式信息连接的过程，图1中共有5处错误，请在图上修正这5处错误。（相关表格参见附页）（本题10分）附页：标识符位标识用途16进制范围1098765432100组1报文ID源MACID组1报文000-3ff01101源MACID从站的I/OCOS或周期报文01110源MACID从站的位选通响应报文01111源MACID从站的I/O轮询响应或COS/周期应答报文10MACID组2报文ID组2报文400-5ff10源MACID000主站的I/O位选通命令报文110源MACID001保留给主站使用-使用为TBD0目的MACID010主站的COS或周期应答报文10源MACID011从站的显式/未连接响应报文10目的MACID100主站的显式请求报文10目的MACID101主站的I/O轮询/COS/周期报文10目的MACID110仅限组2未连接显式请求报文（保留）10目的MACID111重复MACID检验报文图1预定义主/从连接组标识符区定义报文头报文头76543210Frag[0]XIDMACID0R/R[0]服务代码[4B]保留（所有位=0）请求报文体格式组选源报文ID字节偏移量123报文体图2开放显式信息连接请求格式表1报文体格式值值含义0DeviceNet(8/8)，类=8位整数，实例ID=8位整数1DeviceNet(8/16)，类=8位整数，实例ID=16位整数2DeviceNet(16/16)，类=16位整数，实例ID=16位整数3DeviceNet(16/8)，类=16位整数，实例ID=8位整数4-F由DeviceNet保留表2组选值值含义0报文组11报文组22保留3报文组34-F由D