2025年國家開放大學(xué)(電大)《物聯(lián)網(wǎng)工程》期末考試備考題庫及答案一、物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議棧1.（單選）在OSI七層模型中，MQTT協(xié)議主要工作在下列哪一層？A.物理層?B.數(shù)據(jù)鏈路層?C.網(wǎng)絡(luò)層?D.應(yīng)用層答案：D解析：MQTT屬于發(fā)布/訂閱型消息協(xié)議，直接為應(yīng)用程序提供消息傳輸服務(wù)，故位于應(yīng)用層。2.（單選）6LoWPAN適配層最核心的功能是：A.路由發(fā)現(xiàn)?B.分片與重組?C.安全加密?D.功率控制答案：B解析：6LoWPAN需在IEEE802.15.4幀（最大127B）中承載IPv6報文（最小1280B），必須對報文進行分片與重組。3.（多選）以下哪些字段屬于CoAP協(xié)議頭部固定4Byte的Header？A.Version?B.TokenLength?C.Code?D.MessageID答案：ABCD解析：CoAP固定頭部結(jié)構(gòu)為：Ver(2bit)、T(2bit)、TKL(4bit)、Code(8bit)、MessageID(16bit)，共32bit。4.（判斷）RPL協(xié)議使用ObjectiveFunction0（OF0）時，其Rank值僅與節(jié)點深度有關(guān)，與鏈路ETX無關(guān)。答案：正確解析：OF0采用最小跳數(shù)作為Rank計算依據(jù)，不引入鏈路質(zhì)量因子。5.（簡答）請用不超過60字說明“物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議?！迸c“互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議?！弊铒@著的差異。答案：物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議棧需引入輕量級適配層（如6LoWPAN、CoAP）、低功耗路由（RPL）及感知/執(zhí)行層，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議棧側(cè)重高帶寬、高處理能力。6.（綜合）某智慧農(nóng)業(yè)項目采用“終端→6LoWPAN→邊緣網(wǎng)關(guān)→MQTT→云”架構(gòu)。現(xiàn)發(fā)現(xiàn)邊緣網(wǎng)關(guān)節(jié)點每10min掉線一次，抓包顯示網(wǎng)關(guān)周期性發(fā)送大量ICMPv6Type134（RouterAdvertisement）。請定位最可能原因并給出兩條優(yōu)化措施。答案：原因：RA報文默認(rèn)周期60s，網(wǎng)絡(luò)中多個節(jié)點同時作為6LBR，生成RA風(fēng)暴，導(dǎo)致網(wǎng)關(guān)CPU占用高而掉線。優(yōu)化：1.關(guān)閉非主6LBR的RA發(fā)送功能；2.提高RA發(fā)送間隔至600s并啟用RAThrottling。二、傳感器與執(zhí)行器接口技術(shù)7.（單選）使用I2C總線讀取SHTC3溫濕度傳感器時，主機發(fā)送“0xEF”后，傳感器返回“0x680x1A”。若采用CRC8（多項式0x31、初值0xFF、輸入不反轉(zhuǎn)、輸出不反轉(zhuǎn)、結(jié)果異或0x00），則CRC校驗字節(jié)應(yīng)為：A.0x39?B.0x7C?C.0xA2?D.0xC4答案：B解析：對0x680x1A計算CRC8得0x7C，詳細(xì)過程：(1)0x68^0xFF=0x97(2)逐位左移并條件異或0x31，最終余數(shù)0x7C。8.（單選）下列關(guān)于1Wire總線“PresencePulse”的描述，正確的是：A.由主機產(chǎn)生，寬度480μs?B.由從機產(chǎn)生，寬度60–240μs?C.由主機產(chǎn)生，寬度60–240μs?D.由從機產(chǎn)生，寬度480μs答案：B解析：主機拉低480μs釋放總線后，從機若存在，則在15–60μs內(nèi)拉低60–240μs，形成PresencePulse。9.（多選）某STM32L4MCU使用ADC1讀取NTC熱敏電阻分壓電路，為提高低溫區(qū)分辨率，可采?。篈.使用外部基準(zhǔn)源VREF+=2.5V?B.啟用ADCOversampling×16?C.改用12bitDAC輸出激勵?D.在NTC兩端并聯(lián)10kΩ精密電阻答案：AB解析：降低基準(zhǔn)電壓可放大有效量化區(qū)間；Oversampling提高等效分辨率；DAC與并聯(lián)電阻會改變測溫曲線，不直接提高分辨率。10.（填空）采用4–20mA電流傳輸型壓力變送器，其負(fù)載電阻RL=250Ω，ADC基準(zhǔn)2.5V，12bitADC。若實測碼值為0x4B0，則對應(yīng)壓力為____kPa（量程0–200kPa，線性）。答案：150解析：碼值0x4B0=1200，電流I=(1200/4095)×2.5V/250Ω=2.93mA；壓力P=(2.93–4)/(20–4)×200=150kPa。11.（簡答）解釋“數(shù)字傳感器”與“智能傳感器”在物聯(lián)網(wǎng)場景下的本質(zhì)區(qū)別（不超過80字）。答案：數(shù)字傳感器僅輸出數(shù)字量；智能傳感器內(nèi)置MCU，可本地校準(zhǔn)、邊緣計算、自診斷，并支持遠(yuǎn)程參數(shù)化。12.（綜合）某智慧路燈需同時控制LED亮度與采集光照度。硬件資源：PWM×1、I2C×1、ADC×1?，F(xiàn)有BH1750（I2C數(shù)字光照）與光敏電阻（模擬）兩種方案。請給出選型理由并畫出硬件連接框圖（文字描述即可）。答案：選型：BH1750。理由：1.數(shù)字接口不占用ADC，避免模擬走線噪聲；2.16位分辨率，0–65535lx量程，滿足路燈0.1lx調(diào)光需求；3.內(nèi)置溫度補償，長期漂移<0.5%/年。連接：STM32—I2C—BH1750；PWM—MOSFET—LED恒流源；獨立I2C地址0x23，上拉4.7kΩ。三、嵌入式系統(tǒng)與低功耗設(shè)計13.（單選）在ContikiNG操作系統(tǒng)中，驅(qū)動層使用“rtimer”時鐘基準(zhǔn)，其典型精度為：A.10ms?B.1ms?C.100μs?D.10μs答案：D解析：rtimer基于32kHz晶振，Tick≈30.5μs，四舍五入取10μs量級。14.（單選）某ESP32C3進入Deepsleep模式，配置RTC定時器喚醒，功耗約：A.0.5μA?B.5μA?C.50μA?D.500μA答案：B解析：官方數(shù)據(jù)手冊VDD=3.3V、25°C時，Deepsleep功耗5μA（RTC運行）。15.（多選）影響CMOSMCU待機功耗I_DD的主要因素有：A.溫度?B.V_DD?C.門級翻轉(zhuǎn)率?D.漏極開路引腳數(shù)量答案：ABD解析：待機時翻轉(zhuǎn)率≈0，不顯著影響靜態(tài)功耗；溫度、電壓、漏極開路引腳決定漏電流。16.（填空）某LoRa節(jié)點采用STM32WL，待機電流1.5μA，喚醒后發(fā)射電流45mA（持續(xù)120ms），接收電流8mA（持續(xù)40ms），休眠占空比0.995。若電池容量2400mAh，理論續(xù)航____年（四舍五入到整數(shù)）。答案：6解析：平均I=0.995×1.5μA+0.005×(0.12/0.16×45+0.04/0.16×8)=0.017mAh；2400/0.017/8760≈6年。17.（簡答）說明“低功耗listening”與“低功耗probing”在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的區(qū)別（不超過60字）。答案：listening周期性打開接收機偵聽信道；probing僅發(fā)送短探針并等待ACK，減少接收窗口。18.（綜合）某可穿戴設(shè)備需連續(xù)監(jiān)測心率，主控nRF52840，傳感器MAX86150。要求平均功耗<300μA，采樣率25Hz。請給出固件流程圖（文字描述）并計算理論功耗。答案：流程：①上電初始化→②配置MAX86150FIFOwatermark=25→③進入SystemONIdle，關(guān)閉HFCLK→④每1s由RTC喚醒→⑤讀取FIFO25包→⑥計算心率→⑦關(guān)閉I2C→⑧回到Idle。功耗：MAX86150LED+接收≈500μA×40ms=20μAs；nRF52840Idle@1.5mA×40ms=60μAs；休眠960ms@2μA=1920μAs；平均=(20+60+1920)/1000=2mAs→2mA，不滿足。優(yōu)化：LED占空比降至5%，采樣集中burst25包×1ms，LED平均電流=25×0.5mA×1ms=12.5μAs；總平均≈(12.5+60+1920)/1000=1.99mA→1.99mA仍高。最終：降低采樣率至10Hz，LED5%，平均功耗≈300μA。四、無線通信與網(wǎng)絡(luò)19.（單選）LoRa調(diào)制中，當(dāng)SpreadingFactorSF=12、BandwidthBW=125kHz時，碼片速率Rc為：A.125kchip/s?B.250kchip/s?C.1.024Mchip/s?D.2.048Mchip/s答案：A解析：Rc=BW/2^SF×2^SF=BW=125kchip/s。20.（單選）NBIoT在Inband部署模式下，NPSS的周期為：A.10ms?B.20ms?C.640ms?D.1.28s答案：C解析：3GPPTS36.211規(guī)定NPSS周期640ms，與LTECRS錯開。21.（多選）Zigbee3.0網(wǎng)絡(luò)層支持的路由算法包括：A.AODV?B.HierarchicalRouting?C.MeshRouting?D.SourceRouting答案：ABC解析：ZigbeePro棧支持AODV、樹型、Mesh，不支持全域源路由。22.（填空）WiFi6引入的OFDMA技術(shù)，在20MHz信道下，最小RU單元為____子載波。答案：26解析：IEEE802.11ax定義20MHz可劃分為9個26toneRU。23.（簡答）說明“時間同步”在TSCH（TimeSlottedChannelHopping）網(wǎng)絡(luò)中的重要性（不超過70字）。答案：TSCH需嚴(yán)格時隙邊界通信，時間誤差>0.5ms將導(dǎo)致時隙沖突，全網(wǎng)需通過EB幀或6P協(xié)議實現(xiàn)μs級同步。24.（綜合）某工廠采用UWB定位系統(tǒng)，10個Anchor布設(shè)于30m×15m區(qū)域，標(biāo)簽刷新率10Hz，TWR測距?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)邊緣區(qū)域定位誤差>30cm，而中心<10cm。請分析誤差來源并給出兩條改進措施。答案：來源：1.邊緣Anchor幾何精度因子GDOP高；2.多徑與非視距（NLOS）導(dǎo)致TWR測距偏差。改進：1.在四角增設(shè)Anchor，降低GDOP；2.采用SDSTWR+Kalman濾波，抑制NLOS；3.啟用UWBChannel5（6.5GHz），減少金屬反射。五、物聯(lián)網(wǎng)安全與隱私25.（單選）在TLS1.3握手過程中，Server發(fā)送的第一條密文消息為：A.ServerHello?B.EncryptedExtensions?C.CertificateVerify?D.Finished答案：B解析：TLS1.3中Server在收到ClientHello后，首先回復(fù)ServerHello，隨后立即發(fā)送EncryptedExtensions（已加密）。26.（單選）AESCCM模式相比AESCBC+HMAC，主要優(yōu)勢是：A.更高安全性?B.可并行計算?C.單密鑰實現(xiàn)認(rèn)證加密?D.抗量子計算答案：C解析：CCM使用同一密鑰同時完成加密與認(rèn)證，減少密鑰管理復(fù)雜度。27.（多選）符合GSMAIoTSAFE規(guī)范的安全元件（SE）可提供：A.遠(yuǎn)程證書更新?B.TLS密鑰存儲?C.OTA固件簽名驗證?D.設(shè)備身份標(biāo)識私鑰生成答案：ABCD解析：IoTSAFE定義SE抽象接口，支持上述全部功能。28.（填空）橢圓曲線P256的私鑰長度為____bit，公鑰未壓縮格式長度為____Byte。答案：256，65解析：私鑰為256bit隨機數(shù)；公鑰04||X||Y，X、Y各32Byte，加04標(biāo)識共65Byte。29.（簡答）解釋“前向保密”在MQTToverTLS中的含義（不超過50字）。答案：即使長期私鑰泄露，歷史會話密鑰也無法推算，歷史通信仍保密。30.（綜合）某智能家居網(wǎng)關(guān)運行MQTTBroker，暴露公網(wǎng)端口8883，采用自簽證書。現(xiàn)發(fā)現(xiàn)異常ClientID“test/+/abc”頻繁登錄，訂閱“”。請給出三條安全加固方案并說明原理。答案：1.啟用雙向TLS（mTLS），Broker驗證客戶端證書，阻止無證書設(shè)備；2.配置ACL，禁止通配符“”訂閱，限制ClientID含“/”字符；3.啟用Fail2ban，對5次錯誤登錄的IP封禁1h，降低暴力破解風(fēng)險。六、邊緣計算與云平臺31.（單選）KubeEdge中負(fù)責(zé)將KubernetesAPI對象同步到邊緣節(jié)點的組件是：A.EdgeHub?B.CloudHub?C.MetaManager?D.DeviceController答案：B解析：CloudHub位于云端，通過WebSocket與EdgeHub連接，實現(xiàn)API對象下行同步。32.（單選）AWSIoTCore的DeviceShadow服務(wù)，其JSON文檔最大深度限制為：A.5?B.10?C.15?D.32答案：B解析：官方文檔規(guī)定最大深度10層，避免嵌套過深。33.（多選）下列技術(shù)可用于“流式ETL”場景的有：A.ApacheFlink?B.ApacheNiFi?C.SparkStreaming?D.KafkaStreams答案：ABCD解析：四者均支持實時數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換、加載。34.（填空）在TensorFlowLiteMicro中，若模型量化參數(shù)為scale=0.004、zero_point=128，則浮點值0.516對應(yīng)的量化整數(shù)為____。答案：157解析：int8=round(0.516/0.004)+128=129+28=157。35.（簡答）說明“云邊協(xié)同”在工業(yè)視覺缺陷檢測中的價值（不超過70字）。答案：邊緣側(cè)完成毫秒級推理，過濾99%正常圖像；云端聚合少量缺陷數(shù)據(jù)，周期性重訓(xùn)練，迭代模型，降低帶寬90%。36.（綜合）某智慧水務(wù)場景，1000個超聲波水表每30min上報一次流量，消息體200Byte?，F(xiàn)采用MQTToverTLS，Topic層級“water/{city}/{district}/{meter_id}”。請計算日均流量（GB），并給出兩條降低云側(cè)流量費用的方案。答案：流量：1000×48×200×1.5（TLS開銷）≈14.4MB/日→0.0144GB。方案：1.邊緣網(wǎng)關(guān)聚合100條批量打包，減少頭部開銷90%；2.啟用MQTT5.0共享訂閱，云端多消費者負(fù)載均衡，降低重傳率。七、數(shù)據(jù)管理與大數(shù)據(jù)37.（單選）InfluxDB中用于標(biāo)識“時間線”的元數(shù)據(jù)組合稱為：A.Series?B.Measurement?C.TagSet?D.FieldSet答案：A解析：Series由Measurement+TagSet唯一確定一條時間線。38.（單選）HBase的Rowkey設(shè)計時，為了避免“熱點”現(xiàn)象，最佳實踐是：A.使用時間戳升序?B.使用哈希前綴?C.使用自增ID?D.使用字典序連續(xù)字符串答案：B解析：哈希前綴將寫入分散到各Region。39.（多選）下列屬于MQTT5.0新增屬性的有：A.TopicAlias?B.UserProperties?C.WillDelayInterval?D.SessionExpiryInterval答案：ABCD解析：四項均為MQTT5.0新特性。40.（填空）使用Kafka存儲傳感器數(shù)據(jù)，若單分區(qū)吞吐上限10MB/s，副本因子3，則10分區(qū)集群的理論最大寫入吞吐為____MB/s。答案：100解析：副本因子僅影響網(wǎng)絡(luò)復(fù)制，寫入吞吐由Leader分區(qū)決定，10×10=100MB/s。41.（簡答）說明“數(shù)據(jù)降采樣”在物聯(lián)網(wǎng)時序數(shù)據(jù)庫中的作用（不超過50字）。答案：降低歷史數(shù)據(jù)精度，減少存儲80%，同時保留趨勢，支持長周期查詢。42.（綜合）某風(fēng)電場200臺風(fēng)機，每臺風(fēng)機每1s上傳200個測點（float），存儲周期7年。采用Parquet+ZSTD壓縮，壓縮比8:1。請計算所需存儲容量（TB），并給出冷熱分層方案。答案：原始：200×200×4×86400×365×7≈3.15TB×8=25.2TB（壓縮后）。分層：最近7天熱數(shù)據(jù)存SSD副本3，歷史數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)冷存對象存儲，單副本，生命周期策略30