2026年大学第三学年(电子信息工程)物联网通信测试题及答案

2026年大学第三学年(电子信息工程)物联网通信测试题及答案一、单项选择题（本大题共20小题，每小题2分，共40分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）

1.在物联网体系架构中，负责感知外界信息的物理实体，如传感器、RFID标签等，属于哪一层？

A.网络层

B.感知层

C.应用层

D.传输层

2.下列关于ZigBee技术的描述中，错误的是？

A.ZigBee基于IEEE802.15.4标准

B.ZigBee具有低功耗、低速率、短距离传输的特点

C.ZigBee网络拓扑结构仅支持星型网络

D.ZigBee工作在2.4GHz频段

3.在蓝牙技术演进中，蓝牙4.0核心引入的低功耗技术规范被称为？

A.ClassicBluetooth

B.BluetoothEnhancedDataRate

C.BluetoothLowEnergy(BLE)

D.BluetoothHighSpeed

4.LoRaWAN协议中，定义了三种不同的终端设备类别，其中支持双向通信且具有最低延迟的设备类别是？

A.ClassA

B.ClassB

C.ClassC

D.ClassD

5.NB-IoT（窄带物联网）主要部署在哪种蜂窝网络上？

A.GSM频段

B.LTE频段

C.5GNR频段

D.Wi-Fi频段

6.在无线通信中，CSMA/CA机制主要用于避免？

A.信号衰减

B.传输冲突

C.信道拥塞

D.数据加密

7.下列哪个频段属于免执照频段（ISM频段）？

A.900MHz(GSM)

B.2.4GHz

C.700MHz(LTE)

D.3.5GHz(5G)

8.RFID系统按照工作频率划分，超高频RFID的工作频率范围通常在？

A.125kHz134kHz

B.13.56MHz

C.433MHz

D.860MHz960MHz

9.在6LoWPAN技术中，其主要作用是？

A.提高无线传感器网络的安全性

B.实现IPv6数据包在低功耗有损网络上的传输

C.压缩音频数据以减少带宽占用

D.替代ZigBee协议栈

10.MQTT协议是一种轻量级的发布/订阅消息传输协议，它运行在哪种传输层协议之上？

A.UDP

B.TCP

C.IP

D.ICMP

11.为了解决物联网节点能量受限的问题，常采用的数据聚合技术被称为？

A.数据融合

B.数据加密

C.数据分片

D.数据压缩

12.CoAP（constrainedApplicationProtocol）协议主要是为哪种应用场景设计的？

A.高清视频流传输

B.大文件下载

C.资源受限的物联网节点

D.实时语音通话

13.在无线信号传播模型中，描述接收信号强度随距离增加而呈对数下降的模型是？

A.自由空间模型

B.双径地面反射模型

C.对数距离路径损耗模型

D.瑞利衰落模型

14.下列关于Sigfox技术的描述，正确的是？

A.它采用扩频技术

B.它仅支持下行通信

C.它使用超窄带技术

D.它主要用于高速局域网互联

15.在物联网安全中，能够确保数据在传输过程中未被篡改的技术是？

A.对称加密

B.非对称加密

C.数字签名

D.访问控制列表

16.Wi-FiHaLow（802.11ah）主要针对物联网应用，其工作频段为？

A.2.4GHz

B.5GHz

C.900MHz

D.60GHz

17.下列哪种传感器常用于检测环境光照强度？

A.DHT11

B.BMP180

C.BH1750

D.MQ-7

18.在ZigBee网络中，负责协调网络建立、维护和路由的设备是？

A.终端设备

B.路由器

C.协调器

D.网关

19.5G物联网场景中，对海量机器类通信支持最关键的技术指标是？

A.eMBB(增强型移动宽带)

B.uRLLC(超高可靠超低时延通信)

C.mMTC(海量机器类通信)

D.D2D(设备到设备)

20.在无线传感器网络定位技术中，利用已知位置的锚节点通过测量距离或角度来计算未知节点位置的方法是？

A.基于GPS的定位

B.基于Range-free的定位

C.基于Range-based的定位

D.惯性导航定位

二、多项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求的。全部选对得3分，少选得1分，错选不得分）

1.物联网感知层的关键技术主要包括哪些？

A.传感器技术

B.RFID技术

C.二维码技术

D.自组织网络技术

2.相比于传统互联网，物联网通信具有哪些显著特征？

A.终端规模巨大

B.业务实时性要求高

C.终端能力受限（能量、计算、存储）

D.移动性更强

3.下列哪些属于LoRa调制技术的特点？

A.线性调频扩频

B.抗干扰能力强

C.远距离传输

D.极高的传输速率（>10Mbps）

4.物联网操作系统（如RTOS）需要具备哪些特性？

A.极低的功耗

B.快速启动

C.强大的实时性

D.复杂的图形用户界面（GUI）

5.在无线传感器网络中，常见的路由协议策略包括？

A.数据泛洪

B.梯度路由

C.地理位置路由

D.基于簇的路由（如LEACH）

6.下列哪些协议常用于物联网应用层？

A.HTTP

B.MQTT

C.CoAP

D.AMQP

7.NB-IoT的三种部署模式是？

A.Standalone(独立部署)

B.Guardband(保护带部署)

C.In-band(带内部署)

D.Hybrid(混合部署)

8.影响无线传感器网络节点能耗的主要因素包括？

A.无线通信模块的数据收发

B.传感器数据采集

C.数据处理计算

D.节点休眠策略

9.物联网面临的主要安全挑战包括？

A.节点被物理捕获

B.数据传输被窃听

C.拒绝服务攻击

D.感知信息伪造

10.下列关于ZigBee与6LoWPAN的比较，说法正确的有？

A.两者都支持Mesh网络

B.ZigBee通常使用自己的应用层配置文件，6LoWPAN使用IP协议栈

C.6LoWPAN更容易与现有互联网集成

D.ZigBee的吞吐量通常高于6LoWPAN

三、填空题（本大题共20空，每空1.5分，共30分）

1.物联网三层架构模型中，连接感知层和应用层，负责传输和处理感知层信息的中间层是______。

2.IEEE802.15.4标准定义了物理层和______层，是ZigBee、WirelessHART等协议的基础。

3.在无线通信中，香农公式描述了信道容量C、带宽B和信噪比S/N之间的关系，公式为______。

4.RFID系统主要由电子标签、读写器和______三部分组成。

5.蓝牙技术采用______跳频技术来减少干扰和提高安全性。

6.LoRaWAN网络架构通常由终端节点、网关、网络服务器和______四部分组成。

7.在ZigBee网络地址分配机制中，16位短地址为0x0000的设备通常是______。

8.为了延长传感器网络的生命周期，常采用的拓扑控制算法是将节点分簇，如LEACH协议，其全称是______。

。

9.MQTT协议中，消息通过______关键字进行过滤，客户端可以订阅特定主题。

10.CoAP协议基于______模型，类似于HTTP，但运行在UDP之上。

11.在无线信号传播中，多径效应会导致信号产生______，影响接收质量。

12.5G技术中，支持低功耗大连接场景的空口技术波形主要采用______。

13.物联网网关的核心功能之一是协议转换，即将______协议转换为IP协议以便接入互联网。

14.RPL（IPv6RoutingProtocolforLow-PowerandLossyNetworks）是专为LLN网络设计的______协议。

15.在计算无线传感器网络节点位置时，利用信号强度指示值（RSSI）转化为距离的常用公式模型是______模型。

16.ZigBee网络中，一个协调器最多可连接______个路由器（理论上限）。

17.时间同步是分布式系统的基础，NTP协议适用于互联网，而WSN中常使用______协议进行轻量级时间同步。

18.在物联网安全架构中，______层负责建立端到端的安全通道。

19.Thread协议基于IPv6和6LoWPAN，主要针对______应用。

20.边缘计算将计算任务从云端下沉到网络边缘，主要目的是降低______和提高响应速度。

四、判断题（本大题共10小题，每小题1分，共10分。正确的打“√”，错误的打“×”）

1.ZigBee技术只能实现点对点通信，无法组成网状网络。()

2.蓝牙BLE的连接建立过程比传统蓝牙更快，且功耗极低。()

3.LoRa和NB-IoT都是运营级LPWAN技术，LoRa通常工作在非授权频段，而NB-IoT工作在授权频段。()

4.MQTT协议的QoS0级别表示“至少分发一次”，保证消息一定到达。()

5.在无线传感器网络中，数据聚合（DataAggregation）一定能提高数据的准确性。()

6.6LoWPAN通过头部压缩技术解决了IPv6数据包在IEEE802.15.4网络上传输的开销过大问题。()

7.所有的物联网传感器节点都必须具备GPS模块以实现定位。()

8.混沌加密技术因其对初始条件的敏感性，常被用于轻量级物联网数据加密。()

9.Sigfox技术采用星型网络拓扑，终端设备直接与基站通信，不支持终端之间的互连。()

10.Wi-Fi6(802.11ax)引入了TWT（目标唤醒时间）机制，有助于降低物联网设备的功耗。()

五、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）

1.简述ZigBee技术的网络拓扑结构类型及其各自特点。

2.请对比分析LoRaWANClassA、ClassB和ClassC三种终端设备的工作模式差异。

3.什么是无线传感器网络中的“数据融合”技术？它有哪些主要作用？

4.简述MQTT协议中的“发布/订阅”模型及其在物联网应用中的优势。

5.解释NB-IoT技术中“覆盖增强”技术的原理及其应用场景。

六、计算与分析题（本大题共3小题，每小题10分，共30分）

1.某无线通信系统在自由空间传播模型下工作。已知发射天线增益=2，接收天线增益=2，发射功率=1W，工作频率f=2.4GHz。假设收发天线之间的距离d=100m。

(1)请写出自由空间路径损耗（FSPL）公式（以dB为单位）。

(2)计算该距离下的路径损耗值。

(3)计算接收端的接收功率（以dBm为单位）。（注：(x)≈lgx，π≈3.14，光速c=3×m/s）

2.某LoRaWAN终端节点采用扩频因子SF=12，带宽BW=125kHz。假设该节点的发射功率为14dBm，接收灵敏度为-137dBm。

(1)计算该节点的符号速率（SymbolRate,Rs）。

(2)计算单个符号的时间长度（）。

(3)若不考虑编码率等因素，仅从扩频增益角度分析，该配置下的链路预算是多少？

3.某环境监测系统采用ZigBee组网，网络由1个协调器、2个路由器和若干终端设备组成。假设协调器与路由器1（R1）通信链路质量良好，R1与终端设备E1通信链路质量良好，但协调器与E1距离过远无法直接通信。

(1)请画出该网络的数据流向示意图（协调器->R1->E1）。

(2)若协调器要向E1发送数据，请简述ZigBee网络层路由发现与数据传输的基本过程。

(3)若R1节点因电量耗尽而失效，协调器如何发现并重建路由到E1？

七、综合应用设计题（本大题共1小题，共20分）

设计一个基于NB-IoT技术的“智慧城市智能井盖监测系统”。系统需要监测井盖的倾斜状态（防盗）、水位状态（防内涝）以及电池电量。

1.系统架构设计：请画出系统的逻辑架构图，并描述感知层、网络层和应用层的主要组成及功能。

2.硬件选型与连接：列出感知层所需的关键传感器模块（至少3种），并说明它们如何与NB-IoT模组通信（如UART、I2C等接口）。

3.通信协议与数据格式：应用层采用CoAP协议进行数据上报。请设计一个JSON格式的数据包结构，用于上报井盖ID、倾斜角度、水位值和电池电压。

4.低功耗策略：为了延长井盖终端的工作寿命（如5年以上），请从硬件和软件两个方面提出至少3种具体的低功耗优化措施。

5.安全性考虑：针对该系统可能面临的安全威胁（如数据被篡改、设备被伪造），提出相应的安全防护建议。

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参考答案及详细解析

一、单项选择题

1.B[解析]感知层是物联网的底层，负责数据采集，包括传感器、RFID等。

2.C[解析]ZigBee支持星型、树型和网状三种拓扑结构。

3.C[解析]蓝牙4.0核心规范包含ClassicBluetooth和BluetoothLowEnergy(BLE)。

4.C[解析]ClassA仅随机上行后开启接收窗口；ClassB除ClassA外，还在预定时隙开启接收窗口；ClassC持续开启接收窗口，延迟最低。

5.B[解析]NB-IoT基于LTE技术，部署在LTE频段。

6.B[解析]CSMA/CA（载波侦听多路访问/冲突避免）用于避免数据碰撞。

7.B[解析]2.4GHz是全球通用的ISM免执照频段。

8.D[解析]UHFRFID频段通常在860-960MHz之间。

9.B[解析]6LoWPAN即IPv6overLow-PowerWirelessPersonalAreaNetworks，旨在适配IPv6到低功耗网络。

10.B[解析]MQTT基于TCP协议，保证可靠传输。

11.A[解析]数据融合（DataAggregation/Fusion）在网内对数据进行合并处理，减少传输量。

12.C[解析]CoAP专为受限设备设计，是HTTP的精简版。

13.C[解析]对数距离路径损耗模型常用于描述存在多径和阴影效应的实际环境。

14.C[解析]Sigfox使用超窄带（UNB）技术，每秒仅传输极少量数据。

15.C[解析]数字签名利用非对称加密技术，保证数据的完整性和不可抵赖性。

16.C[解析]Wi-FiHaLow工作在Sub-1GHz频段（如900MHz），覆盖范围更广。

17.C[解析]BH1750是数字光照传感器；DHT11是温湿度；BMP180是气压；MQ-7是气体。

18.C[解析]协调器是ZigBee网络的控制中心，负责建立网络。

19.C[解析]mMTC对应海量机器通信，是5G物联网的关键场景。

20.C[解析]Range-based定位依赖于测距（距离或角度），如RSSI、ToA、AoA等。

二、多项选择题

1.ABC[解析]自组织网络技术属于网络层/传输层技术，不属于感知层关键技术（尽管感知层节点可能组成自组网，但关键技术指数据获取手段）。

2.ABC[解析]物联网特征包括：全面感知、可靠传输、智能处理。终端规模巨大、能力受限、实时性要求高都是其特点。移动性不一定比传统互联网强。

3.ABC[解析]LoRa速率较低，通常小于50kbps，不具备极高传输速率。

4.ABC[解析]物联网节点资源受限，通常不需要复杂的GUI。

5.ABCD[解析]这些都是WSN中常见的路由策略。

6.BCD[解析]HTTP对于受限节点过于重量级，虽然可用但不是典型首选；MQTT、CoAP、AMQP是典型IoT应用层协议。

7.ABC[解析]NB-IoT支持Standalone、Guardband、In-band三种部署模式。

8.ABCD[解析]无线通信是能耗大头，传感器采集和计算也有能耗，休眠策略是决定能耗水平的关键。

9.ABCD[解析]物联网安全面临物理安全、通信安全、数据安全等多方面挑战。

10.ABC[解析]ZigBee和6LoWPAN吞吐量都较低，无法简单说谁更高，取决于具体配置，但通常ZigBee协议栈开销较小，实际吞吐可能略优，但选项D说法过于绝对且非主要区别。A、B、C均为正确描述。

三、填空题

1.网络层

2.MAC(MediaAccessControl)

3.C=B(1+S/N)

4.后台信息系统(或中间件/应用系统)

5.自适应(或跳频扩频FHSS)

6.应用服务器

7.协调器

8.低功耗自适应集簇分层型协议(LowEnergyAdaptiveClusteringHierarchy)

9.主题(Topic)

10.请求/响应(Request/Response)

11.衰落(Fading)

12.CP-OFDM(循环前缀正交频分复用)

13.异构(或非IP/私有)

14.距离矢量(DistanceVector)

15.对数距离路径损耗(或Shadowing)

16.理论无限制(受限于地址分配空间，实际应用中通常受限于内存和带宽，标准定义上可很多，但常考理论值或直接填“很多”，此处标准答案可填“无限制”或视具体教材填具体数值如“理论上限由地址分配决定”)。注：ZigBee使用分布式地址分配，理论最大值取决于Cm和Rm参数，通常不作硬性数值限制，但在考试中若涉及地址空间，16位短地址除去0xFFFF广播，理论上限是65535，但受限于深度和路由数。此处填“无具体硬性上限”或“受网络参数配置”较为严谨。参考答案：受网络参数限制（或无固定上限）

17.TPSN(Timing-syncProtocolforSensorNetworks)或FTSP

18.网络/传输

19.智能家居(HomeAutomation)

20.时延(或网络负载)

四、判断题

1.×[解析]ZigBee支持Mesh（网状）网络。

2.√[解析]BLE专为低功耗设计。

3.√[解析]这是LoRa与NB-IoT的核心区别之一。

4.×[解析]QoS0是“最多分发一次”，不保证到达；QoS1才是“至少分发一次”。

5.×[解析]数据聚合的主要目的是节能和去除冗余，虽然有时能提高准确性（如取平均值），但不是绝对一定能提高，也可能引入误差。

6.√[解析]这是6LoWPAN的核心功能。

7.×[解析]GPS功耗高且室内无信号，大多数WSN节点不配备GPS。

8.√[解析]混沌加密适合资源受限环境。

9.√[解析]Sigfox架构为星型，终端仅连基站。

10.√[解析]TWT允许设备协商唤醒时间，从而休眠更久。

五、简答题

1.答：

ZigBee支持三种网络拓扑结构：

(1)星型网络：所有终端设备都与协调器通信，终端之间不能直接通信。结构简单，控制容易，但协调器负载重，单点故障风险大。

(2)树型网络：由协调器发起，节点按父子关系形成分级树状结构。数据沿树路径传输，扩展性好，但路径可能非最优。

(3)网状网络：节点之间可以建立多跳连接，具有自愈能力和路由发现功能。可靠性高，覆盖范围广，但路由协议复杂，开销较大。

2.答：

(1)ClassA：双向通信终端。终端仅在发送上行数据后，开启两个短暂的接收窗口（RX1,RX2）接收