在万物互联的物联网时代，低功耗广域网(LPWAN)技术是物联网的关键技术，而LoRa作为一种新兴的LPWAN技术备受关注。在LoRa无线网络中，由于接入网络的终端节点数目众多，如何减少通信冲突、降低功耗、提高网络通信可靠性及实用性是设计MAC层协议需要考虑到的重要实际问题。本文主要研究与实现LoRa无线网络MAC层TDMA时隙分配协议，旨在解决上述问题，具体工作如下：
　　首先介绍了LoRa无线网络的基本概念、拓扑结构和特征，详细地分析了无线网络MAC层中几种常见的TDMA时隙分配协议。TDMA时隙分配协议的实现离不开时钟同步技术，接着讨论了无线传感器网络时钟同步技术，着重分析了基于主从方式的时钟同步协议，包括RBS协议、DMTS协议和TPSN协议，由于TPSN协议性能好且符合LoRa无线网络的应用场景，所以采用TPSN协议对LoRa无线网络进行时钟同步。经典轮询协议是一种无线网络MAC层TDMA时隙分配协议，它实现了无冲突数据通信且功耗低，但是没有动态重传机制保证通信可靠性、不能实现有区别的服务因而实用性差。针对经典轮询协议的不足之处，在它的基础上提出了一种LoRa无线网络MAC层DRDS-TDMA时隙分配协议，重新设计了时帧结构，利用重传时隙提高网络通信可靠性，利用影子时隙实现有差别服务，详细描述了使用TPSN协议进行时钟同步的过程、时隙分配过程以及节点状态，最后分析了协议的相关性能。
　　在研究LoRa无线网络MAC层DRDS-TDMA时隙分配协议的基础上，有必要在实际系统中对协议进行实现，并对比 DRDS-TDMA 时隙分配协议与经典轮询协议的性能。设计与实现了一套基于LoRa技术的无线抄表系统，文中详细介绍了系统的总体架构、软硬件设计与实现等，包括无线抄表组网方案，基于主芯片STM8和射频芯片SX1276的硬件平台设计实现方案并给出了硬件性能测试方法及测试结果与分析，MAC层DRDS-TDMA时隙分配协议、网络层通信协议以及应用层软件的设计实现方案等。最后，在学生宿舍楼中成功部署了该LoRa无线抄表系统。经过实测，该LoRa无线抄表网络终端节点功耗小于15.5μAh(3.6V)，总体丢包率小于1%，与经典轮询协议相比降低了3%，且具有6种不同的数据上报周期，实现了有区别的服务。实验数据统计分析表明相关技术指标满足LoRa无线网络MAC层协议的设计要求，验证了本文所提出的DRDS-TDMA时隙分配协议有效可行。