随着物联网场景的多样化发展,传统的短距离低功耗技术已经无法满足应用所需,LoRa技术作为一种远距离低功耗技术应运而生,被广泛应用于各类物联网场景中。然而为了满足低功耗特性,LoRa技术对于下行数据业务的支持能力有限,因此对于诸如停车场车辆监测、智慧建筑、能源管理等下行数据较多的物联网应用,LoRa技术需要有相应的机制来保证下行通信的可靠性本文结合LoRaWAN协议中介绍的终端Class A/B/C模式下不同的接收窗机制,设计模式间动态切换的策略,并分析每种模式下行存在的问题及对应的改进措施,旨在保证LoRa网络下行可靠性的同时降低终端的能耗。本文的主要工作如下:(1)针对LoRaWAN协议中为终端定义的不同模式,建立了相应的终端能耗模型及网络能耗模型。根据下行通信量与终端能耗的需求,分别设计了基于终端自适应的主动切换策略和基于服务器命令的被动切换策略,形成完整的模式切换策略(2)针对Class A模式下大量终端同时发送需确认帧造成下行冲突的问题,建立了相应的冲突模型。提出了广播ACK冲突避免策略,通过一次性确认多个终端降低下行ACK冲突的概率(3)针对Class B模式下如何选择最优预设接收窗口(PingSlot)个数的问题,建立了服务器到终端的端到端时延模型及终端的单位能耗模型,给出了时延、能耗与PingSlot个数的关系。根据导出的关系设计代价函数选择不同下行数据产生速率下的最优PingSlot个数(4)在实际LoRa网络中,实现了模式切换策略及广播ACK策略。并验证了下行能耗模型、冲突模型、时延模型的准确性,定量分析了模式切换策略和广播ACK策略对下行性能的改善效果由理论分析与实际LoRa网络中的测试结果可知,终端模式切换策略、广播ACK冲突避免策略、最佳PingSlot计算方式,可以有效改善下行丢包、冲突及时延性能,并在保证下行性能的同时最大程度节能。