2025年物联网控制测试题及答案

2025年物联网控制测试题及答案1.单项选择题（每题2分，共20分）1.1在NBIoT上行链路中，用于随机接入的前导码序列长度为A.64B.128C.838D.2048答案：C1.2下列关于MQTT协议“遗嘱消息”的描述，正确的是A.由服务器在客户端异常断线时主动发布B.由客户端在心跳包中携带C.仅支持QoS0等级D.需要客户端每次重连后重新订阅答案：A1.3在6LoWPAN适配层中，用于标识IPv6报文分片的头部类型值为A.41B.44C.60D.0答案：B1.4某Zigbee网络最大深度为5，最大子节点数为6，则理论上可容纳的终端节点数为A.5×6B.6^5C.(6^61)/5D.1+6+6^2+6^3+6^4+6^5答案：D1.5在CoAP协议中，若服务器返回2.05内容，则其对应的HTTP状态码为A.200B.201C.204D.206答案：A1.6下列关于LoRa调制参数CR（编码率）的描述，错误的是A.CR越高，抗干扰能力越强B.CR=4/5表示每4位数据增加1位冗余C.提高CR会缩短传输距离D.CR的取值范围是4/5～4/8答案：C1.7在IEEE802.15.4信标使能网络中，超帧持续时间SD与信标阶数BO的关系为A.SD=aBaseSuperframeDuration×2^BOB.SD=aBaseSlotDuration×2^BOC.SD=aBaseSuperframeDuration×2^SOD.SD=aBaseSlotDuration×2^SO答案：A1.8若RPL协议使用ObjectiveFunction0，选择父节点的依据是A.ETX最小B.跳数最少C.剩余能量最大D.节点ID最小答案：B1.9在MQTT5.0中，用户属性（UserProperties）最多可携带A.8个B.16个C.无限制D.32个答案：C1.10某工业现场使用ModbusTCP，若事务标识符字段值为0x1234，则服务器响应报文中该字段值应为A.0x0000B.0x1234C.0x4321D.由服务器随机生成答案：B2.多项选择题（每题3分，共15分；多选少选均不得分）2.1下列哪些技术可降低Zigbee网络的隐藏节点问题A.RTS/CTSB.信标使能C.频率agilityD.提高发射功率答案：A、C2.2在NBIoT中，支持的多载波部署模式包括A.StandaloneB.GuardbandC.InbandD.Outband答案：A、B、C2.3以下哪些字段属于MQTT固定报文头A.PacketTypeB.RemainingLengthC.TopicNameD.QoS答案：A、B2.4关于LoRaWANClassB终端，描述正确的有A.接收时隙由网关周期性信标同步B.必须支持下行pingslotC.终端可主动发起ClassA通信D.功耗低于ClassA答案：A、B、C2.5在6LoWPAN中，用于压缩UDP端口号的机制包括A.StatelesscompressionB.StatefulcompressionC.PortlevelcompressionD.Meshundercompression答案：A、B、C3.填空题（每空2分，共20分）3.1在IEEE802.15.4中，2.4GHz频段共定义________个非重叠信道，信道间隔为________MHz。答案：16，53.2若LoRa符号速率Rs=BW/(2^SF)，当BW=125kHz，SF=7时，Rs=________ksymbols/s。答案：125/128≈0.97663.4MQTT协议中，客户端在CONNECT报文中将CleanStart位置1且SessionExpiryInterval设为0，表示________。答案：不恢复会话，断开后会话立即清除3.5RPL协议中，DODAGID通常采用________位IPv6地址。答案：1283.6在CoAP观察模式中，若服务器资源状态变化，其通知报文的MessageID需________。答案：重新生成，与原始请求无关3.7NBIoT下行子载波间隔为________kHz，上行子载波间隔为________kHz。答案：15，3.753.8某Zigbee路由器每秒转发20个数据帧，每帧平均长度为100字节，若物理层速率为250kbit/s，则信道利用率约为________%。答案：(20×100×8)/250000×100=6.43.9ModbusTCP报文中，功能码0x10对应的主站操作是________。答案：写多个保持寄存器3.10在6LoWPAN路由头部中，MeshType值为________表示由源节点发起的路由。答案：04.判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）4.1LoRa的SF越大，传输相同数据所需时间越短。答案：×4.2MQTT主题通配符“+”只能匹配单层主题。答案：√4.3ZigbeePRO2020支持IPv6直接通信，无需网关。答案：×4.4RPL协议中，DAO消息用于向上游报告路由信息。答案：√4.5NBIoT支持VoLTE语音业务。答案：×4.6CoAP协议基于UDP，默认端口为5683。答案：√4.7在IEEE802.15.4中，CSMA/CA的退避周期固定为320μs。答案：×4.86LoWPAN使用HC2压缩头部时，UDP校验和字段必须保留。答案：√4.9LoRaWAN地区参数CN470510频段上行起始频率为470.3MHz。答案：√4.10ModbusTCP与ModbusRTU在协议数据单元（PDU）层面完全一致。答案：√5.简答题（封闭型，每题6分，共18分）5.1简述NBIoT在覆盖增强模式下重复传输的机制及其对时延的影响。答案：NBIoT通过上行/下行重复传输（Upto2048次）提升覆盖，重复次数由eNB根据UE上报的覆盖等级决定。重复导致传输时间成倍增加，例如单次传输需10ms，重复128次后达1.28s，空口时延显著增大，进而影响端到端业务时延。5.2说明Zigbee网络中“分布式地址分配”算法计算Cskip的公式及各参数含义。答案：Cskip(d)=(1+Cm×(Lmd1))，若d=Lm，Cskip=0；其中Cm为最大子节点数，Lm为最大深度，d为当前深度。路由器利用Cskip为子节点分配地址，确保地址空间连续且唯一。5.3列举CoAP协议实现块传输（BlockWiseTransfer）时，服务器端需维护的上下文信息。答案：包括客户端端点标识、请求Token、块大小（SZX）、当前块号（NUM）、传输方向（M位）、资源路径、已接收/发送字节数、超时定时器。6.简答题（开放型，每题8分，共16分）6.1某农业大棚需部署电池寿命≥5年的土壤湿度监测节点，请从通信协议、调制参数、唤醒策略三方面给出设计要点，并估算日均能耗。答案：协议：选用LoRaWANClassA，最小化下行窗口；应用层采用周期性上报+阈值触发，避免频繁唤醒。调制：SF10/BW125kHz，CR=4/5，平衡距离与时长；包长≤32字节，空中时间≈370ms。唤醒：MCU深睡电流2μA，LoRa休眠电流1μA，传感器加热时间5s，电流8mA；采样周期30min，每日48次；单次能耗=2μA×3.3V×(30×605)s+(8mA×5s+70mA×0.37s)×3.3V≈0.096J；日总能耗≈4.6J；ER18505锂亚电池3.6V/4000mAh，能量=51.8kJ，理论寿命≈11.3年，满足5年要求。6.2某智慧路灯项目采用RPL+6LoWPAN组网，现场出现频繁父节点切换导致闪灯现象，请分析根因并提出三层优化方案。答案：根因：1.无线链路波动导致ETX突变；2.OF0仅考虑跳数，未评估链路质量；3.父节点切换时，下行路由未同步更新，控制命令丢失。优化：物理层：启用频率agility，避开WiFi干扰信道；链路层：采用ETXbasedOF，设置滞回阈值ΔETX≥50才触发切换；网络层：开启DAOACK，确保下行路由确认；应用层增加重传与缓存，父节点切换期间暂停调光命令，待DAO确认后批量下发。7.计算题（共25分）7.1（8分）某LoRa终端每天发送50帧，每帧20字节，SF=9，BW=125kHz，CR=4/5，求单终端日占空比及所需最小接收机灵敏度（假设噪声基底174dBm/Hz，接收机NF=6dB，所需SNR=10dB）。答案：符号速率Rs=125k/(2^9)=244.14sym/s；每帧符号数=(20+13前导)×8/(SF×CR)=33×8/(9×1.25)=23.47→24sym；空中时间T=24/244.14=0.0983s；日总发射时间=50×0.0983=4.915s；占空比=4.915/86400=0.0057%；接收灵敏度=174+10log10(125000)+610=123dBm。7.2（9分）某NBIoT小区采用Inband部署，系统带宽20MHz，PRB索引10用于NBIoT，求该PRB中心频率与LTE中心频率的偏移量，并计算NBIoT终端在该PRB上的最大耦合损耗（MCL）预算，假设基站发射功率46dBm，终端灵敏度128dBm，天线增益各3dB，阴影衰落余量11dB。答案：PRB10中心偏移=(1010)×180kHz=0kHz，与LTE中心频率重合；MCL=46+3(128+3)11=163dB。7.3（8分）某Zigbee网络采用信标使能模式，BO=8，SO=4，求超帧活跃期占空比；若GTS长度为7符号，问最多可分配多少个GTS，并计算留给竞争接入期的符号数。答案：超帧时长=15.36ms×2^8=3.932s；活跃期时长=15.36ms×2^4=245.76ms；占空比=245.76/3932≈6.25%；每时隙=60符号，GTS=7符号，每GTS占2时隙=120符号；最多分配7个GTS；活跃期符号数=245.76ms/16μs=15360符号；竞争期符号=1536016(信标)7×120=1536016840=14504符号。8.综合分析题（共26分）8.1（14分）某工业园区需构建“5G+MQTT”融合平台，实现百万级传感器接入。平台采用分层架构：终端通过NBIoT/5GRedCap上行，边缘MQTT集群做协议转换，云端Kafka+InfluxDB存储。现场发现高峰时段边缘节点CPU占用率>90%，消息延迟>2s。请给出端到端性能调优方案，要求包含：1)终端侧MQTT参数；2)边缘集群横向扩展与负载均衡策略；3)云边协同的QoS降级机制；4)网络侧5GQoS流映射。答案：1)终端启用MQTT5.0，Topic分片为/region/line/sensor/id，采用QoS0降低ACK；Keepalive=300s，SessionExpiry=60s，减少重连；Payload采用CBOR压缩，平均包长从256字节降至80字节。2)边缘集群采用EMQX5.0，部署3节点共享订阅+Core+Replicant模式，启用LB(HAProxy)一致性哈希，按ClientID分片；每节点承载30万连接，增加2节点即可降至60%CPU。3)云边协同：边缘侧设置规则引擎，当延迟>1s且缓存>10万条，自动将QoS1降级为QoS0，并启用批量聚合（100条/包），牺牲5%数据完整性换取延迟<500ms；云端发现缺失数据后，通过NBIoT小数据包查询补录。4)网络侧：在5GPDUSession建立时，将MQTT1883端口映射至5QI=6（非保证流比特率），当延迟>1s时，通过URSP策略切换至5QI=9，降低调度优先级，保障高价值视频流；同时启用RRCInactive，缩短恢复时延至80ms。8.2（12分）某冷链车队需20℃环境下实时监控，采用LoRaWAN+MQTT双模终端。车厢为金属密闭，外壁贴网关。现场出现10℃以上数据正常，20℃时丢包率>30%。经排查，终端晶振温漂导致频率偏移>3ppm，LoRa解调失败。请给出硬件、软件、系统三层解决方案，并估算改造成本（以1000辆车计）。答案：硬件：更换工业级TCXO（±0.5ppm，40℃~+85℃），单价增加2美元；外壳增加EPDM