物联网由于其广阔的应用前景和巨大的经济效益而受到世界各国的普遍关注，我国也在《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》中明确将物联网作为重要任务和重大工程。作为高等院校的物联网工程专业，培养学生进行物联网应用系统的综合设计能力是一个非常重要的任务。

　　全书共8章。第1章主要介绍物联网系统的特点、物联网体系结构、物联网业务的分类、物联网相关的标准、物联网系统设计和开发过程等。第2章介绍物联网应用系统开发过程中进行需求分析的重要性、需求分析的特点、需求分析的内容和方法、如何编写高质量的需求分析文档，并结合智能家居的开发实例介绍了需求分析的具体内容。第3章概述物联网设计基本内容、接口设计和数据库设计，介绍物联网应用系统的总体设计，并结合智能家居设计实例详细描述系统功能模块设计和软件模块结构设计。概要设计经复查确认后进人物联网系统的详细设计阶段，第4章详细介绍物联网设计基本内容、面向对象设计和用户界面设计，结合智能家居设计实例具体介绍了细化用户功能设计和数据结构设计等工作。网络层是设计开发物联网系统的重点和难点，第5章介绍物联网通信网络、网络层的基本拓扑结构、基于网关的网络层设计、基于IPv6的网络层设计以及应用案例。物联网应用系统中，往往包含一些硬件模块和部分软件组件。第6章介绍物联网设备选型的一些基本原则和传感器设备选型、射频标签选型和中间件选型等内容。第7章介绍物联网系统集成在物联网产业链中的作用、系统集成的主要特点和分类以及系统集成方案的选择。第8章介绍了物联网系统测试的基本概念、软件测试、硬件测试、无线传感器网络测试等内容。

　　相关开发文档的编写是物联网应用系统开发过程中非常重要的环节，为了便于更加深入理解和应用前面各章介绍的内容，本书通过附录的形式列举了“智能照明系统”开发过程中需要编写的“系统需求分析报告”“系统概要设计报告”“系统详细设计报告”以及“系统测试报告”，同时还给出了学生在完成该系统设计后编写的“课程设计总结报告”样例。

　　本书由鲁宏伟、刘群共同编写，附录列举的若干报告是华中科技大学计算机学院部分物联网工程专业学生（张云远、霍亮、常祥雨、张梦雪、殷淑君）完成的综合课程设计报告。本书在编写的过程中，参阅了大量的书籍、刊物和学位论文中的一些内容，其中包括从互联网上获得的许多资料，而这些资料难以一一列举出来，在此向所有这些资料的作者表示衷心的感谢。最后感谢所有对本书的写作和出版提供帮助的人们。

　　由于作者的水平和学识有限，本书难免存在不足之处，恳请各位专家和读者不吝指正。读者在阅读本书的过程中如有反馈信息，请发邮件至luhw@hust.edu.cn。

　　本书为读者提供相关教学资料，可从清华大学出版社的网站（www.tup.tsinghua.edu.cn）下载。

第1章 概述

1．1 物联网系统的特点

1．2 物联网体系结构

1．2．1 物联网三维体系结构

1．2．2 三类功能部件的关系

1．3 物联网业务分类及系统架构

1．3．1 业务分类

1．3．2 系统架构

1．4 物联网相关标准

1．4．1 物联网相关的国际标准组织

1．4．2 中国标准

1．4．3 NB-IoT标准

1．4．4 LTE-V标准

1．5 物联网应用领域

1．6 物联网产业分析

1．7 中国物联网产业链发展趋势

1．8 物联网应用实例

1．8．1 智能家居概述

1．8．2 智能家居产业发展阶段

1．8．3 智能家居的组成

1．9 物联网系统设计和开发过程

1．1 0小结

第2章 物联网系统需求分析

2．1 需求分析概述

2．1．1 需求分析的特点

2．1．2 需求分析的重要性

2．1．3 需求是创新的源泉

2．1．4 需求分析的任务

2．2 需求分析的过程

2．2．1 获取用户需求

2．2．2 分析用户需求

2．2．3 编写需求文档

2．2．4 需求分析评审

2．3 需求分析内容

2．3．1 市场需求分析

2．3．2 技术需求分析

2．3．3 安全需求分析

2．4 需求分析方法

2．4．1 原型化方法

2．4．2 面向过程的结构化方法

2．4．3 面向对象方法

2．4．4 用例建模

2．5 需求分析过程中需要注意的问题

2．6 需求规格说明书

2．6．1 高质量需求叙述的特性

2．6．2 高质量需求说明书的特征

2．7 需求分析实例

2．7．1 智能家居系统结构

2．7．2 业务需求

2．7．3 用户需求

2．7．4 功能需求

2．7．5 非功能需求

2．8 小结

第3章 物联网系统概要设计

3．1 概要设计概述

3．1．1 基本概念

3．1．2 设计任务

3．1．3 设计原则

3．1．4 图形工具

3．1．5 设计方法

3．2 接口设计

3．3 数据库设计

3．3．1 设计原则

3．3．2 设计方法

3．3．3 设计步骤

3．3．4 数据库设计组成

3．4 概要设计与详细设计的衔接

3．5 物联网系统总体设计

3．5．1 概述

3．5．2 系统架构

3．5．3 设计基本要求

3．5．4 设计实现方案

3．5．5 子层结构图

3．5．6 相关硬件知识

3．6 基于实例的概要设计

3．6．1 系统功能模块设计

3．6．2 软件模块结构设计

3．6．3 数据库设计

3．7 小结

第4章 物联网系统详细设计

4．1 详细设计概述

4．1．1 设计任务

4．1．2 表示工具

4．1．3 设计方法

4．2 面向对象设计

4．2．1 概述

4．2

4．2．3 对象模型

4．2．4 动态模型

4．2．5 功能模型

4．2．6 设计原则

4．2．7 对象设计

4．2．8 设计模式

4．3 用户界面设计

4．3．1 概述

4．3．2 工作流程

4．3．3 用户界面设计规范

4．4 基于实例的详细设计

4．4．1 数据结构设计

4．4．2 用户功能详细设计

4．5 小结

第5章 物联网系统网络层设计

5．1 物联网通信网络

5．1．1 内部网络

5．1．2 外部网络

5．2 网络层的拓扑结构

5．2．1 拓扑结构类型

5．2．2 拓扑结构的控制

5．3 基于网关的网络层设计

5．3．1 网络层分层设计

5．3．2 网关的设计

5．3．3 网络层的寻址和路由

5．4 基于IPv6的网络层设计

5．4．1 网络互连方式

5．4．2 引入6LoWPAN的原因

5．4．3 6LoWPAN协议栈

5．4．4 LoWPAN适配层协议

5．5 基于实例的网络层设计

5．5．1 智能网关

5．5．2 基于6LoWPAN组网

5．6 小结

第6章 物联网系统设备选型

6．1 设备选型概述

6．2 传感器的选择

6．2．1 传感器的组成

6．2．2 传感器的分类

6．2．3 传感器的选型原则

6．3 射频标签的选择

6．3．1 工作原理和通信频率

6．3．2 标签供电方式

6．3．3 标签材质及封装

6．3．4 阅读器的技术参数

6．3．5 阅读器安装使用方式

6．4 中间件的选择

6．4．1 中间件选择原则

6．4．2 RFID中间件

6．5 无线传感器网络的选择

6．5．1 PHY/MAC层标准

6．5．2 其他无线个域网标准

6．5．3 路由及高层标准

6．6 小结

第7章 物联网系统集成

7．1 物联网产业链结构

7．2 系统集成

7．2．1 系统集成技术的演变历程

7．2．2 系统集成的特点

7．2．3 系统集成的分类

7．3 系统集成方案选型

7．3．1 数据集成方案

7．3．2 业务流集成方案

7．3．3 Web Service集成方案

7．4 小结

第8章 物联网系统测试

8．1 系统测试概述

8．2 软件测试

8．2．1 软件测试分类

8．2．2 软件测试过程

8．2．3 软件测试的原则

8．2．4 静态测试和动态测试

8．2．5 测试用例设计

8．3 硬件测试和软件测试的区别

8．4 系统集成测试

8．4．1 集成测试概述

8．4．2 集成测试实例

8．5 无线传感器网络测试

8．5．1 无线传感器网络故障类型

8．5．2 无线传感器网络故障诊断的特点

8．5．3 无线传感器网络故障检测与诊断方式

8．6 小结

附录A 家庭智能照明系统需求分析报告

附录B 家庭智能照明系统概要设计报告

附录C 家庭智能照明系统详细设计报告

附录D 家庭智能照明系统测试报告

附录E 家庭智能照明系统课程设计总结报告

参考文献