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物联网工程设计与实施


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黄传河 涂航 伍春香 艾浩军 编著
978-7-111-49635-9
45.00
294
2015年04月20日

计算机 > 计算机网络 > 综合

1514
简体中文
16

教材
物联网工程专业规划教材








物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业的革命性发展,物联网工程是为实现预定的应用目标而将物联网的各要素有机地组织在一起的工程,涉及计算机信息工程、通信工程、控制工程等多个领域,是实现物联网应用的最终途径。
本书遵循《高等学校物联网工程专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)》所界定的范围,以工程方法论的角度,按照工程逻辑挑选、组织相关内容,让读者能以工程思维、系统思维了解物联网工程设计与实施的任务和方法,并能将其用于实施具体工程项目。
本书特色
从教学的需要出发。充分考虑物联网工程专业的教学需要,合理选择并系统梳理教学内容,使学生全面了解物联网工程的相关技术和方法。
理论与实践有机结合。物联网工程涉及范围广泛,需要考虑技术、成本等多种因素,本书在介绍理论的同时引入实际的工程理念,强调追求相对较优、性价比高的设计方法和工程方案。
教辅资源齐备。本书为授课教师配备PPT等资源,方便教师授课及学生学习。


“物联网工程设计与实施”是综合运用感知层、网络层和应用层等关键技术和知识,进行传感设备、RFID设备、网络、嵌入式系统的选型,从而完成物联网系统构建的综合性课程。读者不仅要对物联网相关技术有比较深入的了解,还要掌握相关工程方法,综合考虑项目的各项需求,最终实现符合实际需求的物联网系统。本书既适合作为高校物联网工程及相关专业课程的教材,也适合从事物联网工程相关工作的技术人员参考。

黄传河
武汉大学计算机学院教授,博士生导师,武汉大学计算机网络研究所所长,武汉大学物联网工程专业负责人,教育部高等学校计算机类专业教学指导委员会物联网工程专业教学研究专家组委员。长期从事计算机网络(移动互联网、移动Ad Hoc网络、无线传感器网络、无线Mesh网络、未来互联网)、物联网、网络安全、高性能计算领域的研究和教学工作。主讲“计算机网络与通信”(湖北省精品课程)、“分布并行计算机技术”(武汉大学精品课程)等课程。主持或参与多项国家自然科学基金、863及省级重点项目,曾获国家教委科技进步二等奖、华为优秀研究生管理干部奖。

后:
涂 航
武汉大学计算机学院副教授,硕士生导师。主要研究方向为物联网、信息安全,偏重于软硬件结合。主要的研究项目包括面向智能的RFID操作系统、支持高安全性的金融和通信行业应用、特定平台和受限环境下的Java虚拟机与硬件一体化研究并实现产品化。






伍春香
武汉大学计算机学院副教授,硕士生导师。主要研究方向为知识工程、软件工程。曾参加863计划引导项目电子学习系统平台与教育资源库的研究与开发,获得湖北省优秀教学成果二等奖(排名3)、湖北省教育系统教书育人先进个人、 宝钢教育基金优秀教师奖等荣誉,在重要刊物上发表多篇学术研究论文。





艾浩军
武汉大学计算机学院副教授,硕士生导师。曾任日本北海道大学信息科学博士后研究员。主要研究方向为传感网目标定位、物联网工程和信号处理。先后主持多项省、市级科技攻关项目,参与多项国家级科技攻关项目,两次获得省部级科技进步奖。
物联网工程是为实现预定的应用目标而将物联网的各要素有机地组织在一起的工程,涉及计算机信息工程、通信工程、控制工程等多个领域,是实现物联网应用的最终途径。
物联网工程设计与实施包括的内容很多。对照网络工程、通信工程等领域的特殊要求,本书可以从不同的角度和侧重点组织相关内容。例如,可以物联网应用系统设计为主线,以物联网设计为主线,或以物联网工程实施为主线;而在具体内容上,可以基本原理为主,或以案例为主。本书遵循《高等学校物联网工程专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)》所界定的范围,从工程实施方法论的角度,按照工程逻辑挑选、组织相关内容,让读者能以工程思维、系统思维了解物联网工程设计与实施的任务和方法,并能将其用于建设具体工程项目。
物联网工程涉及范围广泛,实施阶段的设计细节很多,与其他工程类似,并不存在一种绝对最优的方法或方案,而是追求相对较优、性价比高的设计方法和工程方案。本书所介绍的方法遵循了这一思路。
本书由黄传河规划和统筹,并撰写第1~4章和第7~9章,涂航撰写第5章,伍春香撰写第6章,艾浩军撰写第10章。
由于学时的限制,具体使用本书时可对内容进行必要的取舍。例如,已经开设了软件工程的学校可略去第6章,单独开设了应用系统设计课程的学校可略去第10章。
由于资料来源广泛,书中引用的很多资料未能一一注明出处,在此我们对所有原作者表示感谢。
物联网工程是一门内容广泛、工程性强并处于快速发展和变化中的技术,加之作者水平和时间所限,书中难免存在不足和疏漏之处,诚望读者不吝赐教。若有任何意见或建议,敬请发送邮件至huangch@whu.edu.cn。

黄传河于珞珈山
2015年1月
前言
教学建议
第1章 物联网工程设计与实施概述?/1
1.1 物联网工程的主要内容?/1
1.1.1 物联网工程的概念?/1
1.1.2 物联网工程的内容?/1
1.1.3 物联网工程的组织?/3
1.2 物联网工程设计的目标与约束条件?/3
1.2.1 物联网工程设计的目标?/3
1.2.2 物联网工程设计的约束条件?/4
1.3 物联网工程设计应遵循的原则?/5
1.4 物联网工程的设计方法?/6
1.4.1 网络系统生命周期?/6
1.4.2 设计过程?/8
1.5 物联网工程设计的主要步骤与文档?/12
1.5.1 物联网工程设计的主要步骤?/12
1.5.2 物联网工程设计与实施的主要文档?/13
第2章 需求分析与可行性研究?/14
2.1 需求分析的目标、内容与步骤?/14
2.1.1 需求分析的目标?/14
2.1.2 需求分析的内容?/15
2.1.3 需求分析的步骤?/15
2.2 需求分析的收集?/15
2.2.1 需求信息的收集方法?/15
2.2.2 需求分析的实施?/16
2.2.3 需求信息的归纳整理?/24
2.3 需求说明书的编制?/25
2.4 可行性研究?/26
2.4.1 可行性研究与可行性研究报告?/26
2.4.2 可行性研究报告的用途?/27
2.4.3 可行性研究报告的编制要求?/27
2.4.4 可行性研究报告的编制?/28
第3章 网络设计?/33
3.1 逻辑网络设计?/33
3.1.1 逻辑网络设计概述?/33
3.1.2 逻辑网络的结构及其设计?/37
3.1.3 地址与命名规则设计?/49
3.1.4 路由协议的选择?/54
3.1.5 带宽与流量分析及性能设计?/57
3.1.6 逻辑网络设计文档的编制?/59
3.2 物理网络设计?/60
3.2.1 物理网络设计概述?/60
3.2.2 物理网络的结构与网络选型?/60
3.2.3 结构化布线设计?/61
3.2.4 物联网设备的选型?/67
3.2.5 物理网络设计文档的编制?/71
第4章 数据中心设计?/72
4.1 数据中心设计要点?/72
4.2 高性能计算机及选型?/73
4.2.1 高性能计算机的结构与类别?/73
4.2.2 高性能计算机的CPU类型?/76
4.2.3 高性能计算机的其他相关技术?/78
4.2.4 高性能计算机的作业调度与
管理系统?/80
4.3 服务器及选型?/85
4.3.1 服务器基本要求?/85
4.3.2 服务器配置与选择要点?/86
4.4 存储设备及选型?/88
4.4.1 硬盘接口?/88
4.4.2 独立磁盘冗余阵列?/91
4.4.3 磁带库?/95
4.4.4 存储体系结构?/98
4.4.5 备份系统及备份软件?/103
4.5 云计算服务设计?/107
4.5.1 云计算的类型?/107
4.5.2 云存储系统?/108
4.5.3 云计算服务系统的设计?/108
4.6 机房工程设计?/108
4.6.1 电源系统设计?/108
4.6.2 制冷系统设计?/109
4.6.3 消防系统设计?/110
4.6.4 监控与报警系统设计?/112
4.6.5 机房装修设计?/113
第5章 物联网安全设计?/114
5.1 感知与标识系统安全设计?/114
5.1.1 RFID系统安全设计?/114
5.1.2 传感器网络安全设计?/119
5.1.3 感知层隐私保护?/124
5.2 网络系统安全设计?/126
5.2.1 接入认证设计?/126
5.2.2 6LoWPAN安全?/132
5.2.3 RPL协议安全?/135
5.2.4 EPCglobal网络安全?/136
5.3 物联网数据中心安全设计?/138
5.3.1 物联网数据中心安全基础?/?/138
5.3.2 物联网数据中心运行安全?/143
5.3.3 数据备份与容灾?/145
5.3.4 数据管理?/149
5.3.5 VMware安全?/152
5.3.6 IBM物联网解决方案RFIDIC安全?/156
5.4 物联网安全管理?/158
5.4.1 物联网信息安全管理内容?/158
5.4.2 物联网信息安全管理标准?/159
5.4.3 物联网工程安全实施方法?/159
5.4.4 安全评估?/159
5.4.5 安全文档管理?/160
5.5 物联网安全设计文档的编制?/161
第6章 软件工程基础?/162
6.1 软件工程概述?/162
6.2 软件开发过程?/163
6.2.1 软件生命周期?/163
6.2.2 软件开发过程模型?/164
6.2.3 敏捷软件开发与XP?/167
6.3 软件计划?/169
6.3.1 问题定义?/169
6.3.2 可行性研究?/169
6.3.3 软件规模估算?/170
6.3.4 软件成本和工作量估算?/172
6.3.5 软件开发进度安排?/174
6.3.6 软件计划文档?/178
6.4 需求分析?/178
6.4.1 需求分析概述?/178
6.4.2 需求分析工具?/179
6.4.3 需求分析过程?/182
6.4.4 需求分析文档?/183
6.4.5 需求阶段的质量保证工作?/183
6.5 软件设计?/184
6.5.1 软件设计概述?/184
6.5.2 总体设计?/185
6.5.3 详细设计?/188
6.6 软件编码?/190
6.7 软件测试?/192
6.7.1 软件测试概述?/192
6.7.2 黑盒测试?/195
6.7.3 白盒测试?/198
6.7.4 测试文档?/203
6.8 软件维护?/204
6.8.1 软件维护概述?/204
6.8.2 软件维护过程?/206
6.8.3 软件再工程?/206
6.9 面向对象的软件开发方法?/207
6.9.1 面向对象的软件开发模型?/207
6.9.2 面向对象的软件开发过程?/210
6.10 软件项目管理?/212
6.10.1 软件项目管理概述?/212
6.10.2 软件质量管理?/212
6.10.3 软件人员管理?/213
6.10.4 软件配置管理?/215
6.10.5 软件能力成熟度?/217
第7章 物联网应用软件设计?/219
7.1 物联网应用软件的特点?/219
7.2 应用软件设计模式?/220
7.2.1 软件架构设计?/220
7.2.2 模块划分?/224
7.3 嵌入式软件设计方法?/225
7.3.1 开发工具与平台?/226
7.3.2 基于虚拟机的调试与测试?/227
7.4 分布式程序设计?/227
7.4.1 分布式计算模型?/227
7.4.2 分布式程序架构?/227
7.4.3 分布式程序设计方法?/228
7.5 物联网应用部署?/228
7.5.1 应用在末梢终端上的部署?/228
7.5.2 应用在服务器上的部署?/229
7.5.3 基于云计算的应用部署?/229
第8章 物联网工程实施?/230
8.1 物联网工程实施过程?/230
8.2 招投标与设备采购?/231
8.2.1 招投标过程?/231
8.2.2 招投标文件?/234
8.2.3 合同?/236
8.2.4 设备采购与验收?/238
8.3 施工过程管理与质量监控?/238
8.3.1 施工进度计划?/238
8.3.2 施工过程管理?/240
8.3.3 工程监理?/240
8.3.4 施工质量控制?/243
8.4 工程验收?/246
8.4.1 物联网工程验收过程?/246
8.4.2 验收文档 ?/248
第9章 物联网运行维护与管理?/249
9.1 物联网测试与维护?/249
9.1.1 物联网测试?/249
9.1.2 物联网维护?/258
9.2 物联网故障分析与处理?/258
9.2.1 物联网故障分类?/259
9.2.2 物联网故障排除过程?/259
9.2.3 物联网故障诊断工具?/261
9.3 物联网运行监测与管理?/265
9.3.1 物联网运行监测?/265
9.3.2 物联网管理?/265
第10章 物联网工程案例——智能建筑?/266
10.1 需求分析?/266
10.1.1 智能建筑及其发展背景?/266
10.1.2 建设智能建筑的意义?/266
10.1.3 智能建筑的发展趋势?/268
10.2 方案设计?/270
10.2.1 办公楼生态环境感知系统?/270
10.2.2 办公楼基础设施智能监管系统?/272
10.2.3 办公楼管理与服务系统?/274
10.2.4 电子服务平台?/278
10.2.5 智慧办公楼运行服务平台?/281
10.3 工程实施?/282
10.3.1 项目启动阶段?/282
10.3.2 项目开发阶段?/282
10.3.3 项目实施阶段?/283
10.3.4 项目验收?/283
参考及进一步阅读文献?/284
计算机\物联网
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