2025年《物联网基础与应用》期末考试复习题库(含答案)

2025年《物联网基础与应用》期末考试复习题库(含答案)一、单项选择题（每题2分，共40分）1.以下哪项不属于物联网“三层架构”中的核心层级？A.感知层B.网络层C.处理层D.应用层答案：C2.RFID标签中，需要外部电源供电的是？A.无源标签B.半无源标签C.有源标签D.高频标签答案：C3.ZigBee协议栈的物理层和MAC层基于以下哪项标准？A.IEEE802.11B.IEEE802.15.4C.IEEE802.16D.IEEE802.3答案：B4.以下哪种技术属于低功耗广域网（LPWAN）？A.Wi-FiB.蓝牙C.LoRaD.ZigBee答案：C5.物联网中，用于设备身份认证的常用技术是？A.哈希算法B.数字证书C.对称加密D.量子通信答案：B6.MQTT协议的核心特点是？A.高吞吐量B.低带宽消耗C.强实时性D.复杂握手流程答案：B7.以下哪项是物联网感知层的典型设备？A.边缘计算网关B.4G基站C.温湿度传感器D.云服务器答案：C8.5G网络中，支持物联网海量连接的关键技术是？A.eMBB（增强移动宽带）B.uRLLC（超高可靠低时延）C.mMTC（大规模机器类通信）D.波束赋形答案：C9.物联网数据处理中，“边缘计算”的主要目的是？A.减少云端计算压力B.提高数据传输速率C.增强数据安全性D.降低设备制造成本答案：A10.以下哪种传感器可用于检测物体是否存在？A.加速度传感器B.红外对射传感器C.温湿度传感器D.气体传感器答案：B11.物联网应用中，“数字孪生”技术的核心是？A.实时数据采集B.物理实体与虚拟模型的交互映射C.大数据分析D.设备远程控制答案：B12.CoAP协议主要用于以下哪种场景？A.高带宽视频传输B.低功耗物联网设备间通信C.云服务器数据存储D.工业机器人协同控制答案：B13.以下哪项不属于物联网安全的“三元要素”？A.机密性B.完整性C.可用性D.可扩展性答案：D14.蓝牙5.0相比蓝牙4.2，最大的改进是？A.更低功耗B.更长传输距离C.更高数据速率D.支持Mesh网络答案：D15.物联网中，“M2M通信”的全称是？A.MachinetoMobileB.MantoMachineC.MachinetoMachineD.MobiletoMobile答案：C16.以下哪种技术属于短距离无线通信？A.卫星通信B.4GC.NFCD.卫星物联网答案：C17.物联网应用层的主要功能是？A.数据采集与感知B.数据传输与网络连接C.数据处理与业务实现D.设备控制与协议转换答案：C18.以下哪项是LoRa技术的核心优势？A.高速率B.低功耗、广覆盖C.高安全性D.强抗干扰答案：B19.物联网中，“北向接口”通常指？A.设备与网关的接口B.网关与平台的接口C.平台与应用的接口D.应用与用户的接口答案：C20.以下哪种攻击方式专门针对物联网设备的资源限制特性？A.DDoS攻击B.固件篡改C.睡眠剥夺攻击D.中间人攻击答案：C二、填空题（每空1分，共30分）1.物联网的核心特征是全面感知、可靠传输和智能处理。2.RFID系统由标签（Tag）、阅读器（Reader）和天线（Antenna）三部分组成。3.传感器的基本特性包括静态特性（如灵敏度、线性度）和动态特性（如响应时间、频率特性）。4.ZigBee网络的拓扑结构包括星型、树型和网状（Mesh）三种。5.5G网络的三大应用场景是eMBB（增强移动宽带）、uRLLC（超高可靠低时延）和mMTC（大规模机器类通信）。6.物联网安全技术中，常见的加密算法有AES（高级加密标准）（对称加密）和RSA（非对称加密）（非对称加密）。7.MQTT协议的三种服务质量（QoS）等级是QoS0（最多一次）、QoS1（至少一次）和QoS2（恰好一次）。8.低功耗广域网（LPWAN）的典型技术包括LoRa、NB-IoT和SigFox（任选两种）。9.物联网数据的“四V特性”是大量（Volume）、高速（Velocity）、多样（Variety）和低价值密度（Value）。10.工业物联网（IIoT）中，OPCUA协议的全称是开放平台通信统一架构（OpenPlatformCommunicationsUnifiedArchitecture）。11.蓝牙Mesh网络支持多对多设备通信，适用于智能家居等需要大规模节点覆盖的场景。12.边缘计算的核心是将数据处理逻辑从云端下沉到设备端或边缘节点，以降低时延和带宽消耗。13.物联网设备的身份认证技术包括预共享密钥（PSK）、数字证书和基于挑战-响应的认证（任选两种）。14.环境监测类物联网应用中，常用的传感器有温湿度传感器、光照传感器、PM2.5传感器（任选两种）。15.物联网应用层的典型技术包括大数据分析、人工智能（如机器学习）和区块链（用于数据存证）（任选两种）。三、判断题（每题2分，共20分）1.物联网的所有设备必须直接连接互联网。（）答案：×（注：部分设备通过网关间接连接）2.RFID无源标签的工作能量完全由阅读器的射频信号提供。（）答案：√3.ZigBee技术适合高速率、大带宽的实时音视频传输。（）答案：×（注：ZigBee适合低速率、低功耗场景）4.NB-IoT技术的传输速率高于4GLTE。（）答案：×（注：NB-IoT速率较低，约100kbps）5.MQTT协议采用“发布-订阅”模式，支持设备与服务器的双向通信。（）答案：√6.物联网感知层的主要任务是实现数据的远距离传输。（）答案：×（注：感知层负责数据采集，网络层负责传输）7.工业物联网中，时间敏感网络（TSN）技术主要用于保障数据传输的低时延和高可靠性。（）答案：√8.区块链技术在物联网中可用于设备身份管理和数据防篡改。（）答案：√9.蓝牙低功耗（BLE）技术的功耗高于传统蓝牙。（）答案：×（注：BLE功耗更低）10.物联网安全中，“端到端加密”可以完全解决传输过程中的数据泄露问题。（）答案：×（注：还需考虑设备自身的安全漏洞）四、简答题（每题5分，共40分）1.简述物联网“三层架构”的具体内容及各层的核心功能。答案：物联网三层架构包括感知层、网络层和应用层。-感知层：通过传感器、RFID、二维码等设备采集物理世界的数据，实现“全面感知”；-网络层：利用无线通信（如LoRa、5G）、有线网络（如以太网）等技术，将感知层数据可靠传输至上层，实现“可靠传输”；-应用层：通过大数据分析、人工智能等技术对数据进行处理，支撑具体业务（如智慧农业、工业监控），实现“智能处理”。2.对比ZigBee与LoRa技术的适用场景。答案：-ZigBee：基于IEEE802.15.4标准，短距离（10-75米）、低速率（250kbps）、低功耗，适合家庭自动化（如智能灯泡、传感器网络）等小规模、低带宽场景；-LoRa：属于LPWAN技术，长距离（几公里至几十公里）、低速率（几百bps至几十kbps）、极低功耗，适合广域覆盖的物联网场景（如环境监测、智能抄表）。3.说明MQTT协议的“发布-订阅”模式与传统“客户端-服务器”模式的区别。答案：-传统“客户端-服务器”模式：设备（客户端）直接与服务器通信，需知道服务器地址，且仅支持一对一或一对多通信；-MQTT“发布-订阅”模式：设备（发布者）将消息发送至中间代理（Broker），订阅者只需向Broker注册兴趣主题即可接收消息，无需知道发布者地址，支持多对多通信，灵活性更高，适合物联网大规模设备连接场景。4.列举三种物联网安全威胁，并说明对应的防护措施。答案（示例）：-设备伪造：攻击者冒充合法设备接入网络；防护措施：采用数字证书或预共享密钥（PSK）进行设备身份认证。-数据篡改：传输过程中数据被非法修改；防护措施：使用AES等对称加密算法对数据加密，或通过哈希算法（如SHA-256）验证数据完整性。-DDoS攻击：大量设备被控制发起洪水攻击；防护措施：限制设备并发连接数，部署入侵检测系统（IDS）监测异常流量。5.简述边缘计算在物联网中的作用及典型应用场景。答案：作用：将数据处理逻辑从云端下沉到设备附近的边缘节点（如网关、路由器），减少数据上传云端的时延和带宽消耗，提升实时性，并降低云端计算压力。典型场景：智能工厂（实时分析传感器数据并控制设备）、自动驾驶（车辆实时处理摄像头数据以决策）、智慧安防（摄像头本地分析异常行为）。6.说明RFID系统中“防碰撞算法”的作用及常见类型。答案：作用：当多个RFID标签同时进入阅读器识别范围时，防碰撞算法用于协调标签的响应顺序，避免信号冲突，确保阅读器能正确读取每个标签的信息。常见类型：-基于时分多址（TDMA）的算法（如ALOHA算法、二进制搜索算法）；-基于频分多址（FDMA）的算法（不同标签使用不同频率）；-基于码分多址（CDMA）的算法（不同标签使用不同编码）。7.对比NB-IoT与4GLTE-M的技术特点。答案：-NB-IoT（窄带物联网）：带宽仅180kHz，支持超低成本设备（芯片成本<5美元），深度覆盖（比GSM提升20dB），适合静态、低速率、海量连接场景（如智能水表）；-LTE-M（Cat-M1）：基于4GLTE，支持更高速率（1Mbps）、移动性（支持120km/h移动）和语音功能，适合需要一定实时性或移动性的场景（如物流追踪）。8.列举物联网应用层的三种典型技术，并说明其在具体场景中的应用。答案（示例）：-大数据分析：在智慧农业中，分析土壤湿度、温度等历史数据，预测最佳灌溉时间；-机器学习（如决策树模型）：在工业预测性维护中，通过设备振动数据训练模型，提前预警故障；-区块链：在食品溯源中，将种植、运输、销售等环节的数据上链存证，确保信息不可篡改。五、综合应用题（每题10分，共30分）1.设计一个“智慧校园环境监测系统”的物联网方案，要求说明：（1）系统架构（感知层、网络层、应用层的具体设备或技术）；（2）关键技术（至少3项）；（3）安全措施（至少2项）。答案：（1）系统架构：-感知层：教室/走廊部署温湿度传感器（如SHT30）、光照传感器（如BH1750）、CO₂传感器（如MH-Z19），操场部署PM2.5传感器（如GP2Y1010AU0F）；-网络层：传感器通过ZigBee（短距离）或LoRa（广域）将数据传输至边缘网关，网关通过4G/5G或以太网将数据上传至校园物联网平台；-应用层：平台集成大数据分析模块，展示实时环境数据（如教室温度过高提醒开窗），并支持移动端APP（如“智慧校园”小程序）查询。（2）关键技术：-低功耗传感器技术（延长设备续航）；-ZigBee/Mesh网络（支持多节点自组织通信）；-边缘计算（网关本地过滤无效数据，减少上传量）。（3）安全措施：-设备认证：传感器与网关通过预共享密钥（PSK）双向认证，防止非法设备接入；-数据加密：传输过程中使用AES-128加密，平台存储数据时采用哈希（SHA-256）+盐值（Salt）保护敏感信息（如位置数据）。2.某工厂需实现“设备运行状态监测与预测性维护”，请说明：（1）需要采集哪些类型的设备数据（至少4种）；（2）选择何种通信技术传输数据（需说明理由）；（3）如何利用物联网技术实现“预测性维护”（需结合具体技术）。答案：（1）需采集的数据类型：-振动数据（通过加速度传感器监测设备机械故障）；-温度数据（通过红外传感器监测电机过热）；-电流/电压数据（通过电力传感器监测电路异常）；-声音数据（通过麦克风阵列识别异常噪音）。（2）通信技术选择：推荐使用工业Wi-Fi（如IEEE802.11ac）或TSN（时间敏感网络）。理由：工厂设备密集，需支持高可靠性、低时延（<10ms）的实时数据传输；工业Wi-Fi支持高速率（可达1Gbps），满足振动等高频数据（如1kHz采样率）的传输需求；TSN通过时间同步和流量调度，保障关键数据（如故障预警）的确定性传输。（3）预测性维护实现：-数据采集：通过传感器实时采集设备状态数据；-边缘处理：网关使用机器学习轻量级模型（如随机森林）实时分析数据，识别异常（如振动频率突变）；-云端分析：将历史数据输入深度学习模型（如LSTM），预测设备故障时间（如轴承磨损剩余寿命）；-决策输出：平台向运维人员推送预警信息（如