2025年物聯(lián)網(wǎng)技術與應用培訓試卷(含答案)一、單項選擇題（每題2分，共20分。每題只有一個正確答案，錯選、多選、未選均不得分）1.在NBIoT網(wǎng)絡中，用于終端在空閑態(tài)下監(jiān)聽尋呼的物理信道是A.NPDCCH??B.NPDSCH??C.NPUSCH??D.NPRACH答案：A解析：NPDCCH（NarrowbandPhysicalDownlinkControlChannel）承載下行控制信息，包括尋呼指示；其余信道分別用于下行數(shù)據(jù)、上行數(shù)據(jù)及隨機接入。2.下列關于MQTT協(xié)議QoS等級的描述，正確的是A.QoS0消息至少送達一次??B.QoS1消息僅送達一次??C.QoS2消息恰好送達一次??D.QoS2允許重復到達答案：C解析：QoS0最多一次、QoS1至少一次、QoS2恰好一次，QoS2通過四步握手去重，確保唯一交付。3.在LoRa調制中，當擴頻因子SF從7提高到12時，空口速率約A.提高2倍??B.提高4倍??C.降低為1/2??D.降低為1/32答案：D解析：LoRa速率與SF成反比，SF每增加1，速率減半；SF7→12共增加5，速率降至1/32。4.以下哪項技術最適合對高速移動車輛進行毫秒級實時控制？A.5GURLLC??B.NBIoT??C.LTEM??D.WiFiHaLow答案：A解析：5GURLLC（UltraReliableLowLatencyCommunication）空口時延可低于1ms，可靠性99.999%，滿足高速移動控制需求。5.在CoAP協(xié)議中，若服務器返回碼“2.04”，其含義為A.BadRequest??B.Changed??C.Content??D.Created答案：B解析：CoAP采用類HTTP語義，2.04表示資源已被成功修改（Changed）。6.邊緣計算參考架構模型中，負責將云端模型下發(fā)至邊緣節(jié)點的功能層是A.設備管理層??B.數(shù)據(jù)抽象層??C.模型訓練層??D.應用使能層答案：D解析：應用使能層（AEP）完成模型/應用的分發(fā)、生命周期管理，實現(xiàn)云邊協(xié)同。7.在物聯(lián)網(wǎng)安全測評中，針對固件進行逆向分析時，最常用的指令級動態(tài)插樁框架是A.Frida??B.Metasploit??C.Snort??D.Yara答案：A解析：Frida支持ARM、MIPS等嵌入式架構的動態(tài)hook，為固件漏洞挖掘提供運行時透視能力。8.下列關于區(qū)塊鏈+物聯(lián)網(wǎng)“輕節(jié)點”設計的說法，錯誤的是A.輕節(jié)點只保存區(qū)塊頭??B.輕節(jié)點可驗證交易存在性??C.輕節(jié)點必須同步全量狀態(tài)樹??D.輕節(jié)點適合資源受限終端答案：C解析：輕節(jié)點通過SPV（SimplifiedPaymentVerification）僅同步區(qū)塊頭與相關驗證路徑，無需全量狀態(tài)樹。9.在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）中，OPCUAPub/Sub模式使用以下哪種傳輸可做到微秒級確定性？A.UDPmulticast??B.TCP??C.MQTToverWebSocket??D.TSN（TimeSensitiveNetworking）答案：D解析：TSN在二層提供時鐘同步與隊列調度，實現(xiàn)確定性以太網(wǎng)，滿足運動控制場景。10.當采用TensorFlowLiteMicro在CortexM4上部署深度學習模型時，為降低功耗，應優(yōu)先啟用的優(yōu)化是A.權重量化至16bit??B.權重量化至8bit??C.打開浮點單元??D.增大BatchSize答案：B解析：8bit整數(shù)量化可顯著減少內存占用與乘加功耗，且CMSISNN提供硬件加速，適合M4。二、多項選擇題（每題3分，共15分。每題有兩個或兩個以上正確答案，多選、少選、錯選均不得分）11.下列哪些機制有助于解決LPWAN網(wǎng)絡中的“碎片化下行”問題？A.ClassB下行時隙??B.Multicast下行??C.eDRX周期尋呼??D.下行功率自適應答案：A、B、C解析：ClassB通過Beacon+時隙實現(xiàn)終端定期喚醒；Multicast支持組播升級；eDRX延長尋呼周期，減少碎片下行沖突。12.在物聯(lián)網(wǎng)平臺側，為實現(xiàn)“物模型”與數(shù)字孿生的一致性，需重點治理A.屬性語義??B.單位量綱??C.時延抖動??D.服務接口版本答案：A、B、D解析：語義、量綱、接口版本直接影響模型映射；時延抖動屬于網(wǎng)絡層指標，與一致性無直接關聯(lián)。13.以下哪些攻擊可導致Zigbee3.0網(wǎng)絡密鑰泄露？A.物理捕獲節(jié)點后JTAG調試??B.利用默認LinkKey加入網(wǎng)絡??C.重放APSACK幀??D.側信道分析AES加密功耗答案：A、B、D解析：JTAG可讀出內存密鑰；默認LinkKey使攻擊者能嗅探密鑰交換；功耗分析可恢復AES輪密鑰；重放ACK無法獲得密鑰。14.在5GmMTC場景下，為支持每平方公里百萬級終端，網(wǎng)絡側采用的關鍵技術包括A.免授權上行（GrantFree）??B.大規(guī)模MIMO??C.窄帶子載波??D.用戶面功能下沉（CUPS）答案：A、B、C解析：GrantFree減少信令；MassiveMIMO提升連接密度；窄帶子載波降低調度粒度；CUPS主要優(yōu)化時延，與密度無直接因果。15.關于MQTT5.0新特性，下列說法正確的有A.支持用戶屬性（UserProperties）??B.增加原因碼（ReasonCode）??C.取消遺囑機制??D.支持共享訂閱（SharedSubscription）答案：A、B、D解析：MQTT5.0引入用戶屬性、原因碼、共享訂閱，遺囑機制仍保留且可擴展。三、判斷題（每題1分，共10分。正確打“√”，錯誤打“×”）16.在LoRaWAN中，ADR機制只能由服務器單方面調整終端速率。答案：×解析：ADR由網(wǎng)絡服務器建議，終端可接受或拒絕，實現(xiàn)雙向協(xié)商。17.CoAP協(xié)議基于UDP，因此無法保證消息可靠傳輸。答案：×解析：CoAP通過Confirmable（CON）消息與重傳機制實現(xiàn)可靠傳輸。18.在區(qū)塊鏈物聯(lián)網(wǎng)中，采用IPFS存儲感知數(shù)據(jù)哈?？山鉀Q數(shù)據(jù)篡改問題。答案：√解析：哈希上鏈、數(shù)據(jù)下鏈，鏈上哈希不可篡改，可驗證數(shù)據(jù)完整性。19.RISCVMCU與ArmCortexM相比，指令集專利費用為零，因此更適合超低成本IoT芯片。答案：√解析：RISCV開源免授權，可顯著降低SoC成本。20.OPCUAoverTSN可實現(xiàn)IT與OT網(wǎng)絡在二層融合，并保證微秒級抖動。答案：√解析：TSN提供時鐘同步與流量調度，OPCUA提供統(tǒng)一語義，實現(xiàn)融合。21.在eMTC（LTECatM1）中，最大耦合損耗（MCL）為164dB，高于NBIoT的164dB。答案：×解析：二者MCL均為164dB，差異在于帶寬、峰值速率。22.使用ESP32的藍牙Mesh功能時，節(jié)點地址采用128bitUUID，可直接與IPv6地址映射。答案：×解析：藍牙Mesh地址為16bit單播/組播，與IPv6無直接映射關系。23.在邊緣AI推理中，采用知識蒸餾可將大模型壓縮為小模型，同時保持精度損失<1%。答案：√解析：蒸餾通過軟標簽訓練，輕量模型在圖像分類任務中常實現(xiàn)<1%損失。24.物聯(lián)網(wǎng)設備通過LWM2M協(xié)議進行固件升級時，必須使用UDP/5683端口。答案：×解析：LWM2M1.1支持CoAPoverTCP/TLS，端口可變。25.在工業(yè)現(xiàn)場，采用TSN的802.1Qbv時間感知整形器可關閉低優(yōu)先級隊列，確保高優(yōu)先級幀零阻塞。答案：√解析：Qbv通過門控列表實現(xiàn)時隙隔離，關閉低優(yōu)先級門即可消除阻塞。四、填空題（每空2分，共20分）26.在NBIoT系統(tǒng)中，NPUSCH采用_______調制方式，子載波間隔為_______kHz時，最大空口速率為_______kbps。答案：π/2BPSK，3.75，20.8解析：3GPP36.213規(guī)定，3.75kHz單音、π/2BPSK、編碼率1/3時，速率為20.8kbps。27.MQTT主題通配符“+”表示匹配_______層單級，而“”表示匹配_______。答案：單級，剩余多級解析：通配符規(guī)則由MQTT3.1.1定義。28.在LoRaWAN區(qū)域參數(shù)RP21.0.3中，中國470510MHz頻段上行信道0的中心頻率為_______MHz，帶寬為_______kHz。答案：470.3，125解析：CN470510定義表可查。29.OPCUA內置的_______編碼可在嵌入式網(wǎng)關上將數(shù)據(jù)包大小壓縮至XML的_______%。答案：Binary，20解析：UABinary編碼規(guī)范，壓縮率約1/5。30.在區(qū)塊鏈輕節(jié)點中，通過_______樹結構可驗證交易是否存在于區(qū)塊，該樹稱為_______樹。答案：Merkle，Merkle解析：輕節(jié)點利用MerklePath驗證。31.5GNR中，用于mMTC的_______技術可將終端功耗降低至_______μW級，實現(xiàn)_______年電池壽命。答案：eDRX+PTW，5，10解析：3GPP38.824給出模型，5μW級休眠功耗，2節(jié)AA電池可工作10年。32.在Zigbee3.0TrustCenter鏈路密鑰更新流程中，采用_______密鑰加密傳輸新網(wǎng)絡密鑰，該密鑰派生自_______密鑰。答案：KeyTransport，Master解析：APS層規(guī)范定義。33.邊緣計算開放霧架構（OpenFog）將計算、存儲、網(wǎng)絡、_______和_______列為五大核心支柱。答案：加速，控制解析：OpenFogReferenceArchitecture2017。34.在TSN協(xié)議族中，_______子標準負責時鐘同步，其同步精度可達_______ns。答案：802.1AS，<100解析：gPTP基于IEEE1588簡化，實現(xiàn)亞百納秒同步。35.當采用_______算法對AES128密鑰進行側信道CPA攻擊時，需采集_______條功耗曲線即可恢復首輪密鑰。答案：Pearson相關，1000解析：實測在8bitMCU上約需千條曲線。五、簡答題（每題8分，共40分）36.簡述NBIoT三種部署模式及其對現(xiàn)網(wǎng)改造要求，并指出哪種模式最適合城市深度覆蓋場景。答案：（1）Inband：利用LTE載波內資源塊，需對eNodeB進行軟件升級，無需新頻譜，但需嚴格功率協(xié)調；（2）Guardband：使用LTE保護帶，功率譜密度要求低，對射頻濾波器提出更高抑制要求；（3）Standalone：部署于獨立GSM頻譜，需新建NBIoT基站，可靈活優(yōu)化覆蓋。城市深度覆蓋場景通常已有GSM退頻，Standalone模式可獨立優(yōu)化重復次數(shù)、功率，覆蓋增益最大，故最適合。37.說明MQTT5.0“請求/響應”機制與傳統(tǒng)HTTPREST的差異，并給出物聯(lián)網(wǎng)場景下可降低時延的兩種優(yōu)化方法。答案：MQTT5.0在PUBLISH報文頭增加ResponseTopic與CorrelationData字段，實現(xiàn)異步請求/響應，無需保持長連接；HTTPREST基于TCP三次握手+請求/響應同步模型，時延高。優(yōu)化方法：①使用共享訂閱+QoS0，實現(xiàn)并行處理，降低排隊時延；②啟用會話過期間隔（SessionExpiryInterval），避免每次重連重建會話，減少TLS握手往返。38.給出工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中“數(shù)字孿生”與“物模型”在數(shù)據(jù)粒度、更新頻率、語義描述三方面的區(qū)別，并舉例說明二者如何協(xié)同。答案：數(shù)據(jù)粒度：物模型為靜態(tài)屬性集合，如溫度、濕度字段；數(shù)字孿生包含高保真幾何、物理、行為模型，粒度可到有限元網(wǎng)格。更新頻率：物模型秒級上報；數(shù)字孿生毫秒級同步傳感器數(shù)據(jù)驅動仿真。語義描述：物模型用JSONSchema；數(shù)字孿生采用OPCUA信息模型+自動化ML（AutomationML）。協(xié)同：物模型提供實時數(shù)據(jù)入口，數(shù)字孿生接收后驅動仿真預測電機軸承溫度，當預測值>80℃時反向調用物模型“降速”服務，實現(xiàn)閉環(huán)。39.邊緣AI網(wǎng)關采用聯(lián)邦學習訓練異常檢測模型，請闡述本地訓練、梯度聚合、隱私保護三環(huán)節(jié)的關鍵技術，并指出一種抗poisoning攻擊的方案。答案：本地訓練：使用差分隱私隨機梯度下降（DPSGD），在梯度計算時加入高斯噪聲，隱私預算ε<1；梯度聚合：采用FedAvg算法，按數(shù)據(jù)量加權平均，服務器驗證梯度范數(shù)閾值，拒絕異常梯度；隱私保護：結合安全多方計算（MPC）或同態(tài)加密（CKKS方案），服務器在密文域聚合；抗poisoning：引入基于余弦相似度的魯棒聚合（KRUM），選取與多數(shù)梯度最接近的mf個梯度更新，可抵御30%惡意節(jié)點。40.某市部署基于LoRaWAN的智慧消防系統(tǒng)，需保證報警包在3s內到達平臺。已知：SF7速率5.5kbps，SF12速率0.29kbps，最大鏈路預算限制SF12，空口碰撞概率需<1%。請給出網(wǎng)絡規(guī)劃關鍵參數(shù)（ADR策略、信道數(shù)量、重傳策略），并計算滿足時延的最小信道數(shù)。答案：（1）ADR策略：初始SF12，RSSI>90dBm時逐級降至SF7；（2）重傳策略：采用確認幀（ACK），最多2次重傳，退避窗口Base=1s，Max=4s；（3）時延模型：單次上行+ACK下行總時長T=ToA+2×1s處理時延；SF12ToA=1.3s，SF7ToA=0.05s；（4）碰撞模型：M/G/1，輸入流量λ=500節(jié)點×0.2包/小時=0.028pkt/s，服務率μ=1/ToA；（5）當信道數(shù)n=8時，理論碰撞概率P=1e^(λToA/n)=0.35%，<1%，滿足要求；故最小信道數(shù)為8。六、綜合設計題（共45分）41.某大型化工廠擬建設“5G+TSN”融合網(wǎng)絡，實現(xiàn)危險區(qū)機器人遠程控制（閉環(huán)時延<10ms，抖動<±1ms）及百萬傳感器狀態(tài)上報。請完成：（1）畫出端到端網(wǎng)絡架構圖，標明5GgNB、TSN橋、UPF、邊緣控制器、現(xiàn)場總線網(wǎng)關的接口協(xié)議（10分）；（2）給出時鐘同步方案，說明如何滿足1μs時間精度（5分）；（3）設計流量調度表，采用802.1Qbv，周期1ms，高優(yōu)先級控制流占用時隙100μs，低優(yōu)先級視頻流200μs，背景BestEffort700μs，給出門控列表（5分）；（4）說明5G與TSN互通的轉換點（TTtoTSNGateway）需要完成哪些協(xié)議映射（5分）；（5）給出冗余路徑機制，當主路徑光纖斷裂，倒換時間<50ms，指出檢測與觸發(fā)機制（5分）；（6）安全方面，采用IEC6244333標準，給出分區(qū)、加密、認證措施（5分）；（7）計算：若控制流包長256B，5G空口采用30kHz子載波、256QAM、4×4MIMO，理論峰值速率1.2Gbps，求傳輸時延，并判斷是否滿足<10ms（5分）；（8）給出測試方案，采用哪些儀表、測試項、通過準則（5分）。答案與解析：（1）架構圖：終端(5GNRTSNAdapter)←→gNB(F1)←→UPF(N3)←→EdgeTSNBridge(802.1Qbv)←→機器人TSNEndpoint傳感器←→FieldbusGateway(ModbusTCP/TSN)←→同一TSN橋協(xié)議：Uu、F1、N3、802.1AS、802.1Qbv、ModbusTCP。（2）時鐘同步：采用gPTP（802.1AS2020），Grandmaster位