江苏省专升本2025年物联网工程物联网导论试卷(含答案)

江苏省专升本2025年物联网工程物联网导论试卷(含答案)一、单项选择题（每题2分，共30分。每题只有一个正确答案，错选、多选、未选均不得分）1.在IEEE802.15.4标准中，2.4GHz频段被划分为多少个非重叠信道？A.8  B.16  C.27  D.32答案：B解析：IEEE802.15.4在2.4GHz频段定义了16个信道，编号11～26，信道间隔5MHz，中心频率2405+5×(k11)MHz。2.下列哪一项不是MQTT协议报文固定头部的组成部分？A.报文类型  B.剩余长度  C.协议名长度  D.标志位答案：C解析：协议名长度属于可变头部，固定头部仅含报文类型、标志位和剩余长度字段。3.在LoRa调制中，当扩频因子SF从7提高到12时，数据速率约下降多少倍？A.2  B.8  C.16  D.32答案：D解析：LoRa速率R≈BW×(SF2×CR)/2^SF，SF每增1，速率近似减半，故SF7→12下降2^5=32倍。4.下列关于6LoWPAN分片报文的描述，正确的是：A.第一分片携带完整UDP端口信息  B.后续分片携带完整IPv6头部  C.第一分片压缩头部后携带分片偏移  D.后续分片不携带流量标签答案：C解析：6LoWPAN第一分片携带压缩头部及分片偏移，后续分片仅携带分片头部，不重复IPv6头部。5.在NBIoT中，eDRX周期最大可配置为：A.2.92h  B.10.24s  C.2.56s  D.163.84s答案：A解析：3GPPTS36.304规定，eDRX周期最大2^12×1.28s=2.92h。6.下列哪项技术最适合实现“亚毫秒级”时间同步精度？A.NTP  B.PTP(IEEE1588v2)  C.SNTP  D.GPSPPS答案：B解析：PTP通过硬件时间戳与边界时钟，局域网内可达亚微秒级，满足亚毫秒需求。7.在ZigBee网络中，负责绑定表维护的设备角色是：A.终端设备  B.路由器  C.协调器  D.信任中心答案：C解析：协调器保存绑定表，用于端到端设备通信的源/目的映射。8.下列关于CoAPOBSERVE机制的描述，错误的是：A.使用Confirmable报文可确保顺序  B.观察者需定期刷新注册  C.服务器推送状态码2.05  D.令牌用于匹配请求与通知答案：B解析：OBSERVE注册一次长期有效，除非服务器取消或客户端显式取消，无需定期刷新。9.在边缘计算参考架构3.0中，用于“跨域协同”的核心层是：A.云中心  B.边缘云  C.边缘节点  D.现场设备答案：B解析：边缘云提供跨域资源调度与服务编排，实现云边协同。10.若RFID标签采用ISO180006C协议，其返回链路调制方式为：A.ASK  B.FSK  C.PSK  D.FM0答案：D解析：ISO180006C规定标签→读写器采用FM0基带编码+ASK反向散射。11.在MQTT5.0中，用于实现“请求/响应”模式的属性是：A.TopicAlias  B.ResponseTopic  C.SubscriptionIdentifier  D.ContentType答案：B解析：ResponseTopic携带响应主题名，实现异步RPC。12.下列关于区块链在物联网数据完整性保护中的应用，正确的是：A.链上存储全部感知数据  B.链下存储原始数据，链上存哈希  C.采用PoW共识降低能耗  D.智能合约无法验证数据时间戳答案：B解析：链上仅保存数据哈希，降低存储与延迟，PoW能耗高，物联网场景多用PoA或PBFT。13.在TinyOS操作系统中，用于主动消息（ActiveMessage）通信的接口是：A.StdControl  B.AMSend  C.SplitControl  D.Timer答案：B解析：AMSend接口提供send()/sendDone()事件，实现基于AM的多跳通信。14.当使用RPL协议时，ObjectiveFunction0(OF0)选择父节点的依据是：A.最小跳数  B.最大ETX  C.最小剩余能量  D.最大吞吐量答案：A解析：OF0仅依据跳数，忽略链路质量或能量。15.在OPCUA发布/订阅模型中，心跳报文的作用是：A.发现网络代理  B.保活并检测订阅者存活  C.协商安全策略  D.压缩数据报文答案：B解析：心跳由发布者周期性发送，确保订阅者在线，避免无效组播。二、多项选择题（每题3分，共15分。每题至少有两个正确答案，多选、少选、错选均不得分）16.下列哪些机制可有效降低NBIoT终端功耗？A.PSM  B.eDRX  C.多Tone传输  D.23dBm最大功率  E.ReleaseAssistanceIndication答案：A、B、E解析：PSM与eDRX延长休眠，RAI提前释放连接，多Tone与最大功率反而增加能耗。17.关于ZigBee3.0安全体系，正确的有：A.采用AES128/CCM  B.网络密钥全网共享  C.信任中心动态更新链接密钥  D.支持ECC公钥加密  E.允许OTA安全升级答案：A、B、C、E解析：ZigBee3.0未采用ECC，仍用对称密钥体系。18.以下哪些字段属于IPv6基本头部？A.TrafficClass  B.FlowLabel  C.NextHeader  D.FragmentOffset  E.HopLimit答案：A、B、C、E解析：FragmentOffset仅存在于分片扩展头部。19.在工业物联网IIoT中，时间敏感网络（TSN）关键组件包括：A.gPTP  B.Qbv时间感知整形器  C.FramePreemption  D.TCP拥塞控制  E.Netconf答案：A、B、C解析：Netconf用于配置管理，非TSN数据面组件。20.下列关于边缘AI推理优化的描述，正确的有：A.模型剪枝可降低内存占用  B.知识蒸馏提升模型精度  C.INT8量化加速推理  D.联邦学习保护数据隐私  E.增加batchsize一定降低延迟答案：A、C、D解析：知识蒸馏训练小模型，但精度通常略低于原模型；batchsize过大反而增加延迟。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）21.6LoWPAN采用HC2压缩UDP端口字段，可将8字节压缩至1字节。答案：√解析：HC2压缩将源、目的端口各压缩4bit，共1字节。22.LoRaWANClassB终端在固定周期打开pingslot，需网关同步Beacon。答案：√解析：ClassB依赖网关每128s发送Beacon，终端同步后打开pingslot。23.MQTTQoS2报文只需一次TCP传输即可保证“仅一次”到达。答案：×解析：QoS2需四步握手，至少两次TCP报文交互。24.OPCUA内置PubSub支持MQTT与AMQP两种传输映射。答案：√解析：OPCUAPart14定义MQTT、AMQP、UDP三种映射。25.RFID标签的TID内存区用于存储用户自定义数据。答案：×解析：TID为标签标识符，只读，用户数据应写入User区。26.在ContikiNG中，etimer与ctimer均可用于实时音频流采样定时。答案：×解析：etimer为事件定时器，精度受调度延迟影响，不适合实时采样。27.NBIoT支持VoLTE语音业务，但需额外优化抖动缓冲。答案：×解析：NBIoT设计为低速数据，不支持VoLTE。28.区块链+IPFS可构建去中心化的物联网固件升级平台。答案：√解析：IPFS存储固件镜像，链上记录哈希与版本，实现可信分发。29.RPL协议中，DAO消息用于构建上行路由。答案：×解析：DAO用于下行路由，DIO用于上行。30.在TSN网络中，Qcc用于集中式用户配置，Qbv用于流量调度。答案：√解析：Qcc定义CUC与CNC接口，Qbv定义门控列表。四、填空题（每空2分，共20分）31.在IEEE802.11ah中，信道带宽最小为________MHz，最大为________MHz。答案：1；16解析：802.11ah定义1、2、4、8、16MHz五种带宽。32.若LoRa符号速率Rs=BW/2^SF，当BW=125kHz、SF=9时，Rs=________symbol/s。答案：244解析：125000/2^9=125000/512≈244.14。33.MQTT5.0报文属性中，TopicAliasMaximum默认值为________，0表示________。答案：0；不允许使用TopicAlias解析：服务端在CONNACK中返回TopicAliasMaximum，0即禁用。34.在6LoWPAN中，用于指示后续分片的全局标识符字段称为________，长度为________字节。答案：datagram_tag；2解析：RFC4944定义datagram_tag，16bit。35.OPCUA内置安全策略“Basic256Sha256”使用________对称加密算法，密钥长度________bit。答案：AES256；256解析：Basic256Sha256采用AES256CBC+SHA256HMAC。36.在RPL存储模式下，父节点需维护________表，用于下行________转发。答案：路由；多播/单播解析：存储模式需维护下行路由表。37.若NBIoT部署在Inband模式，其载波与LTE载波之间的最小保护间隔为________kHz。答案：200解析：3GPP规定Inband场景保护间隔200kHz，避免干扰。五、简答题（每题8分，共24分）38.简述MQTT协议在物联网场景下相较于HTTP的三大优势，并给出量化对比数据。答案与解析：1.连接开销：MQTTCONNECT报文最小2byte，HTTPHTTPS握手需5～7KB，降低99.9%。2.消息头开销：MQTT固定头部2byte，HTTP头部≥400byte，节省>99%。3.功耗：实验表明，在PSM模式下，MQTT传输200byte数据平均电流0.16mA，HTTP轮询平均电流2.3mA，功耗降低93%。综上，MQTT在低带宽、高延迟、高功耗敏感场景优势明显。39.描述LoRaWANADR（自适应速率）算法的工作流程，并说明其如何兼顾网络容量与终端功耗。答案与解析：1.网关持续测量终端上行SNR并上报NS；2.NS计算最近20条报文的SNR中位数，与目标区间对比；3.若SNR富余>5dB，则提高数据速率（降低SF）一步；若SNR不足，则降低速率；4.同时调整发射功率，使链路余量保持5dB；5.终端在下次ADRBit=1的报文中应用新参数。通过提高SF7～9比例，网络容量可提升3～5倍；终端发射时间缩短90%，功耗降低80%，实现双赢。40.说明6LoWPAN如何在802.15.4帧中实现IPv6邻居发现（ND）优化，并给出压缩后报文长度对比。答案与解析：1.使用RFC6775优化，取消多播NS/NA，改为单播；2.地址注册：终端发送携带ARO选项的单播NS，边缘路由器返回NA确认；3.头部压缩：IPv6头部40byte压缩至约5byte，ICMPv6类型、代码、校验和保留；4.实验测得原始NS72byte，压缩后18byte，减少75%，降低冲突概率与能耗。六、综合应用题（共51分）41.（本题21分）某智慧农业园区需部署万亩农田监测系统，要求：a)土壤温湿度采样周期30min，数据量20B；b)支持远程OTA升级，固件大小512kB；c)电池寿命≥5年（4.2Ah/3.6V锂亚电池）；d)覆盖半径≥3km，无蜂窝信号。现有LoRa与NBIoT两种候选技术，请完成：1.给出两种方案链路预算对比（12分）；2.计算并判断哪种技术满足电池寿命要求（6分）；3.从运维角度给出最终推荐并说明理由（3分）。答案与解析：1.链路预算：LoRa：BW=125kHz，SF=10，CR=4/5，灵敏度132dBm，终端发射功率17dBm，天线增益2dBi，总EIRP15dBm；路径损耗模型Lp=128+35log10(d/km)，3km时Lp=144dBm；接收余量=15(132)144=3dB，满足。NBIoT：无基站，无法覆盖，链路预算缺失，直接淘汰。2.功耗：LoRa休眠电流2μA，发送电流45mA，时长=512×1024×8/（125000/2^10）=34ms，每30min一次，平均电流=2μA+45mA×34ms/1800s≈2.85μA；电池容量4.2Ah，理论寿命=4.2/(2.85×10^3)≈1474年，远大于5年。OTA：采用远程分批升级，每天传输64kB，连续8天，每天额外电流=45mA×(64×1024×8)/(125000/2^10)×8/1800≈0.7μA，仍可忽略。3.推荐LoRa：无需基站，CAPEX低；电池寿命远超需求；运维仅需网关，NBIoT无信号无法实施。42.（本题15分）某工厂欲在TSN网络中实现运动控制闭环周期250μs，jitter<1μs。网络拓扑为星型，交换机支持Qbv、Qbu、gPTP。请设计：1.门控列表周期与保护带策略（6分）；2.gPTP同步参数配置（4分）；3.给出验证jitter的测试方法（5分）。答案与解析：1.周期250μs，门控列表长度250μs；保护带=最大帧长1500byte×8/1Gb/s=12μs；将周期划分为：ST段（运动控制帧，长64byte，传输时间0.512μs）×8轴=4.1μs，保护带12μs，剩余233.9μs用于BE流量；ST段置于周期起始，门控关闭BE队列，确保无抢占。2.gPTP：announceInterval=3（125ms），syncInterval=4（62.5ms），pdelayReqInterval=3（125ms），优先级=255，本地时钟为GrandMaster；使用硬件时间戳，邻居延迟机制测量路径延迟，校正系数<50ns。3.测试：在终端注入周期性测试帧，使用EndtoEnd测量仪记录Rx时间戳，连续采集10^6周期，计算maxminjitter；同时利用示波器探测GPIO触发信号，验证实际jitter<1μs。43.（本题15分）某高校实验室拟搭建基于IPv6的物联网教学平台，需支持ContikiNG与RIOT双协议栈互操作，网络拓扑为RPL+6LoWPAN。请完成：1.设计边界路由器（BR）配置脚本，实现SLAAC与DHCPv6双栈地址分配（7分）；2.给出跨栈互通的ICMPv6回声请求抓包示例（4分）；3.说明如何基于Cooja+Wireshark验证RPLDAO触发过程（4分）。答案与解析：1.BR脚本（基于ContikiNG）：```bashecho1>/proc/sys/net/ipv6/conf/eth0/for