物联网技术应用测试题目及解析

物联网技术应用测试题目及解析一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在NBIoT网络中，eDRX（ExtendedDiscontinuousReception）的最大寻呼周期可配置为多少秒？A.2.56sB.10.24sC.40.96sD.163.84s答案：D解析：3GPPTS36.304规定，NBIoT的eDRX寻呼周期最大可扩展至163.84s，用于极致省电场景，如水表、气表等超低速业务。2.某工厂采用MQTT协议将机床振动数据上传至云端，若QoS=2，则下列说法正确的是：A.消息至多送达一次B.消息至少送达一次C.消息恰好送达一次D.消息送达顺序无法保证答案：C解析：MQTT的QoS2采用四步握手（PUBLISH→PUBREC→PUBREL→PUBCOMP），确保消息“恰好一次”且按序到达，适用于高可靠场景。3.在LoRa调制中，当扩频因子SF=12，带宽BW=125kHz时，理论空口速率约为：A.250bpsB.980bpsC.293bpsD.540bps答案：C解析：根据LoRa速率公式R=BW×2^SF/(2^SF/CHIRP)，代入SF=12、BW=125kHz，计算得293bps，SF越大速率越低、灵敏度越高。4.某智能家居网关运行Thread协议，其网络层采用的路由算法是：A.RPL（RoutingProtocolforLLN）B.OSPFC.AODVD.DSDV答案：A解析：Thread基于IEEE802.15.4，网络层直接采用IETFRPL，构建低功耗网状网，支持自修复和负载均衡。5.在CoAP协议中，若服务器返回码为“2.31”，其含义为：A.内容格式错误B.继续发送后续分片C.请求实体过大D.验证成功答案：B解析：CoAP采用类HTTP语义，2.31表示“Continue”，用于分块传输，提示客户端继续发送剩余分片。6.某市部署5G智慧路灯，通过uRLLC切片实现毫秒级调光。以下哪项技术可保障1ms空口时延？A.256QAM高阶调制B.自包含子帧（Selfcontainedslot）C.载波聚合D.双连接答案：B解析：3GPPRel16引入自包含子帧，上下行调度与反馈在同一时隙完成，可把空口环回时延压缩至0.5~1ms。7.在边缘计算参考架构ECC中，开放API层的主要作用是：A.提供统一设备驱动B.屏蔽硬件差异，暴露服务接口C.实现节点虚拟化D.完成数据加密答案：B解析：ECC架构将能力封装为RESTfulAPI，供第三方应用调用，实现南北向解耦，加速业务创新。8.某RFID系统工作频率为860~960MHz，若采用偶极子天线，其最佳长度约为：A.17cmB.8.5cmC.33cmD.166mm答案：A解析：半波偶极子长度L≈λ/2，取中心频率915MHz，λ=32.8cm，则L≈16.4cm，最接近17cm。9.在TensorFlowLiteforMicrocontrollers中，模型默认量化位宽是：A.16bitB.8bitC.4bitD.1bit答案：B解析：TFLM面向MCU内存极致优化，权重与激活统一采用8bit定点，压缩至原始25%，推理功耗<1mW。10.下列关于OPCUAPub/SuboverMQTT的描述，错误的是：A.可脱离传统客户端/服务器模式B.使用JSON或UADP编码C.仍须建立会话（Session）D.支持实时组播答案：C解析：Pub/Sub模式以主题为中心，无需会话维护，大幅降低耦合，适用于大规模传感网。二、多项选择题（每题3分，共15分；多选少选均不得分）11.下列哪些技术组合可实现室内亚米级定位？A.BLE5.1AoAB.UWBTDoAC.RFID三边测量D.WiFiRTT（802.11mc）答案：A、B、D解析：BLEAoA利用到达角算法，UWB带宽>500MHz实现厘米级，WiFiRTT通过测量飞行时间，均优于1m；RFID在900MHz频段多径严重，三边测量误差通常>2m。12.在物联网安全测评中，属于STRIDE威胁模型中“篡改”类别的有：A.固件远程升级包被替换B.传感器数据注入C.设备证书被吊销D.云端时间戳被修改答案：A、B、D解析：STRIDE将“篡改”定义为数据或代码被非法修改；证书吊销属于“拒绝服务”。13.以下关于ZephyrRTOS的描述正确的有：A.采用模块化设备树（Devicetree）描述硬件B.支持POSIX接口子集C.内核对象静态分配，不支持动态内存D.提供LWM2M客户端协议栈答案：A、B、D解析：Zephyr支持k_malloc动态内存（可配置），故C错误；其余均正确。14.在工业边缘网关部署Docker容器时，可显著降低镜像体积的技术有：A.多阶段构建（Multistagebuild）B.AlpineLinux基础镜像C.UnionFS分层缓存D.静态编译BusyBox答案：A、B、D解析：分层缓存提升构建速度，但不减少最终体积；多阶段与Alpine可压缩至5~15MB。15.下列哪些3GPP标准版本首次引入了对RedCap（ReducedCapabilityNR）终端的规范？A.Rel15B.Rel16C.Rel17D.Rel18答案：C解析：RedCap即NRLight，在Rel17正式立项，目标速率为20~100Mbps，天线数≤2，成本比eMBB降低60%。三、判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）16.6LoWPAN采用128bit地址，因此其报头开销与原生IPv6完全一致。答案：×解析：6LoWPAN引入IPHC压缩，可将40byteIPv6头压缩至2~7byte，显著降低功耗。17.在AWSIoTCore中，设备证书采用X.509自签名即可实现双向TLS。答案：√解析：AWS允许设备使用自签名证书，通过注册CA或单证书模式完成双向TLS认证。18.蓝牙Mesh中继节点必须保持常电供电，不能由电池供电。答案：×解析：协议允许低功耗节点（LPN）与友节点（Friend）协作，电池节点可休眠，友节点缓存消息。19.根据GB/T222392019《信息安全技术网络安全等级保护基本要求》，第三级物联网系统应实现“感知节点对称密钥全生命周期在线分发”。答案：√解析：等保2.0扩展要求中，三级明确密钥须通过在线KMS分发，禁止明文烧录。20.在MQTT5.0中，用户属性（UserProperties）属于可变头字段，可携带自定义键值对。答案：√解析：MQTT5.0新增用户属性，位于可变头，最大65535组，用于灰度、Trace等扩展。21.边缘节点使用KubernetesK3s时，删除系统默认的localpathStorageClass会导致已挂载PVC数据立即丢失。答案：×解析：localpath删除仅影响新PVC，已有卷在节点磁盘路径保留，手动仍可恢复。22.在LoRaWANClassB模式下，终端必须持续打开接收窗口，因此功耗高于ClassA。答案：√解析：ClassB周期监听信标，接收窗口密度高于ClassA，平均电流增加3~5倍。23.工业场景常用的ModbusTCP协议基于TCP502端口，其报文最大长度为260byte。答案：√解析：MBAP头7byte+PDU253byte，合计260byte，由协议规范固定。24.在RISCVMCU上运行FreeRTOS时，若使用原子指令（AMO）实现临界区，可完全关闭中断。答案：×解析：AMO提供硬件原子操作，可替代关中断，减少实时抖动，但非“完全关闭”。25.根据ISO/IEC30141:2018物联网参考架构，功能视图中的“传感”与“执行”属于同一实体角色。答案：√解析：标准允许传感与执行功能集成于同一物理实体，如智能阀门。四、填空题（每空2分，共20分）26.在CoAP观测（Observe）机制中，服务器向客户端推送状态的最大序列号差值为______，超出后客户端须重新注册。答案：2^24解析：RFC7641规定，Observe选项使用24bit无符号整数，最大差值16777215，溢出需重注册。27.某NBIoT模块发送20byte应用数据，采用CP（控制面）传输，RLC层采用UM模式，经IPHC压缩后，无线侧总字节数为______。（不计重传与MAC填充）答案：56解析：IPHC压缩IPv6头至7byte，UDP头8byte，CoAP20byte，合计35byte；PDCP头2byte，RLCUM头2byte，MAC头7byte，总计56byte。28.若UWB信号中心频率为6.5GHz，10dB带宽为1.3GHz，则相对带宽为______%，符合FCCPart15定义。答案：20解析：相对带宽=1.3/6.5×100%=20%，>20%即属UWB。29.在Zephyr设备树中，给I2C传感器节点添加自定义属性“supplygpios”时，其属性类型应声明为______。答案：phandlearray解析：ZephyrDT绑定规范中，GPIO引用需用phandlearray，支持多引脚与标志位。30.某工厂OPCUA服务器发布周期为10ms，订阅采样间隔为5ms，则根据规范，最迟在______ms内必须发送一次KeepAlive报文。答案：40解析：OPCUA订阅规定，KeepAlive间隔=Max(发布周期×3,采样间隔×3)，即30ms，但不得小于40ms，故取40ms。31.使用TICC1352芯片实现Sub1GHz通信，当数据速率为50kbps、频偏为25kHz时，其调制指数为______。答案：1.0解析：调制指数h=2×频偏/比特率=2×25/50=1.0，属于MSK调制。32.在MQTT5.0中，会话过期间隔（SessionExpiryInterval）为0xFFFFFFFF，表示会话将在______后过期。答案：永不过期解析：0xFFFFFFFF为特殊值，会话持久化至broker重启或手动清除。33.某边缘网关使用SQLite存储10万条时序记录，采用INT64时间戳+FLOAT32值，若关闭索引，理论最小占用______MB。（保留两位小数）答案：1.34解析：每行8+4=12byte，10万行1200000byte≈1.34MB。34.根据3GPPTS38.213，5GNR子载波间隔为30kHz时，一个时隙持续时间为______ms。答案：0.5解析：μ=1，时隙长度1/(30kHz×14)=0.5ms。35.在AWSIoTGreengrass2.0中，组件生命周期脚本由______文件定义。答案：recipe.yaml解析：recipe文件声明组件版本、启动脚本、依赖及环境变量。五、简答题（每题10分，共20分）36.某智慧农业大棚部署500个LoRa传感器，采用ClassA模式，发包长度30byte，每10分钟上行一次，接收窗口2×1s。请计算单网关每天理论可承载的最大节点数，并指出限制因素。（假设：SF9、BW125、无碰撞、无重传）答案与解析：1)单包ToA计算：SF9、BW125、CR=4/5，ToA=symbolTime×(8+max(ceil((2×SF+7)/8)×(Payload+2),0))×(CR+4)symbolTime=2^SF/BW=512/125k=4.096msPayload=30byte，前向纠错开销8byte，合计38byte符号数=8+ceil((2×9+7)/8)×38=8+3.25×38≈132ToA=4.096×132≈541ms2)每节点每周期占用：541ms+2×1sRX≈2.541s3)每天总周期数：24×6=144次4)单节点每天占用信道时间：2.541×144≈366s5)单网关每天可用时间：86400s6)最大节点数N=86400/366≈236节点限制因素：a)发包周期与ToA占比，周期越短节点数越少；b)SF增大导致ToA指数上升；c)实际环境存在碰撞、重传、同频干扰，需留30~50%余量；d)法规占空比限制（如EU868频段1%），若强制1%则单节点每天仅能发射864s，对应最大节点数864/0.366≈2360，但农业场景通常10分钟周期已远低于1%，故主要瓶颈为信道容量而非法规。37.说明在工业边缘侧部署MQTT5.0代理时，如何利用“共享订阅”（SharedSubscription）实现传感器数据的高并发负载均衡，并给出主题设计示例与故障转移流程。答案与解析：共享订阅格式：$share/{Group}/{Topic}，代理将消息轮询分发给组内活跃客户端。主题设计：传感器发布：factory/line1/temperature边缘应用消费：$share/edgeGroup/factory/line1/temperature流程：1)启动三个边缘应用实例A、B、C，均订阅同一共享主题；2)传感器发布1000msg/s，代理按roundrobin分发，每实例约333msg/s，实现水平扩展；3)若实例A崩溃，代理在5s内检测TCP断开，将其未确认消息重新分发给B或C，无需传感器重发；4)当实例A恢复，自动重新加入共享组，负载再次均衡；5)结合MQTT5.0的ReasonCode与SessionExpiry，可精确控制重平衡策略，避免消息重复。优势：无需边缘侧部署额外负载均衡器，代理原生支持，故障转移<5s，满足工业毫秒级要求。六、综合设计题（15分）38.某港口需对2万台冷藏集装箱实施全程冷链监控，要求：温度精度±0.1℃，采样周期30s；全球漫游，跨运营商；电池续航≥5年（不可拆卸）；单箱成本≤30美元；数据丢包率<1%。请给出端到端技术方案，包括：①通信技术选型与理由；②超低功耗软硬件设计要点；③数据完整性保障机制；⑤成本估算与风险。答案与解析：①通信技术：蜂窝：NBIoT+eDRX+PSM，全球频段B3/B5/B8/B20/B28，模组选用QuectelBC660KGL，单价2.8美元；卫星备份：采用LacunaIoT卫星下行，模组1.9美元，仅在NB失联24h后触发，数据量<50byte/日；理由：NB覆盖海港口岸，漫游协议支持，卫星兜底确保全球可达。②超低功耗设计：MCU：NordicnRF