LoRa(Long Range)是一种新兴的低功耗广域网(Low-Power Wide-Area Network,LPWAN)技术,具有远距离、低功耗、低成本等优点。LoRaWAN(LoRa Wide-Area Network,LoRa广域网)是基于LoRa技术的组网标准,定义了LoRa网络的通信协议和系统架构。在实际应用中,由于LoRaWAN协议的不完善,特别是应用层协议缺陷,以及LoRa设备的性能限制,导致LoRa设备的通用性差、可扩展性低,同时会降低网络的通信可靠性和网络容量。因此,需要研究相应的机制来保证LoRaWAN网络的QoS(Quality of Service,服务质量)。本文针对实际应用中LoRaWAN网络存在的终端节点设备地址分配冲突、缺少应用层规范、网关下行通信冲突概率大等问题,设计了终端节点的设备地址分配策略,规范了终端节点的应用层信息定义和传输方式,同时对LoRa网关进行扩展,研究多通道通信调度算法,提升下行数据的发送成功率,使LoRaWAN网络的服务质量能满足物联网应用的需求。本文的主要工作如下:(1)针对LoRaWAN网络中终端节点设备地址冲突的问题,提出了LoRa终端设备地址分配策略,可以唯一地识别并标识终端节点,避免网络中设备地址冲突,提高网络的稳定性和可靠性。(2)针对LoRa终端设备应用层信息不规范、通用性差、可扩展性差等问题,提出了LoRa终端设备信息识别策略,完善了LoRaWAN协议的应用层,对终端节点的应用层信息进行了规范的定义,同时使网络服务器可以快速识别并管理终端设备的应用层信息。(3)针对LoRaWAN网络中上下行通信数量较多时,网关收发数据易发生冲突,特别是下行通信冲突的问题,提出了适用于多通道网关的调度算法,使网关可以合理调度下行通信所使用的信道,提升下行通信的发送成功率,特别是保证Class C类型数据的成功发送,同时增加网络容量。通过仿真验证和实际测试结果可知,终端设备地址分配策略、终端设备信息识别策略、网关多通道调度算法,可以显著提升LoRaWAN网络的稳定性、可扩展性和网络容量,缓解通信冲突,特别是下行通信的冲突问题。