Energie-Vergleich LoRa-Module EU868

Es wurden 3 Module (LTX-Shields) verglichen. Ein LTX-Shield enthält im wesentlichen nur das LoRa-Funkmodul und einen 50Ohm UFL. Als Firmware auf dem LoRa-Modul wurde die AT-Firmware von STM (Basis 'AN5481') in einer angepassten Version implementiert (zusätzliche Events, Watchdog, etc...).

Für die Übersichtstabelle wurden 2 typische Nutzlängen verwendet:

10 Bytes: z.B. typisch für einfachen Temperatur-/Feuchte-Sensor
40 Bytes: z.B. typisch für kleine Wetterstation mit 8-10 Kanälen

Testbedingungen

Messdaten: März 2026 / JoEm
Versorgungsspannung: 3.3V, Funkband: EU868
Sendeleistung: ~12 dBm (Spektrumanalyzer @ 868.5 MHz)
ADR und DCS deaktiviert (AT+ADR=0, AT+DCS=0)
LoRaWAN-Version 1.0.4, Firmware: V1.4
Messung: Sende-Peak bis "+EVT:FINISH" (inkl. RX-Slots), Nordic PPK2

Module im Vergleich

Modul	Standby	TX-PA-Typ	I_TX_max	Bemerkung
STM32MOC (LP-Mode)	2.4 µA	LP-PA	29 mA	Referenz
RAK3172LP-SIP	3.3 µA	LP-PA	38 mA	auch als ST50H; min. 3.0V (TCXO)
RAK3172-SIP	3.3 µA	HP-PA	91 mA	auch als ST50HE; min. 3.0V (TCXO)

RAK3172-SIP: Der HP-TX-Amplifier wird auch bei 14 dBm im 20-dBm-Bias betrieben (EU868 erlaubt max. 14 dBm) — dadurch 3× höherer TX-Strom als beim STM32MOC.

STM32WL5MOC Shield	RAK3172(LP)-SIP Shield

Energieverbrauch @ 3.3V — unconfirmed TX (mC)

1 Byte Nutzdaten (aus Messung in mC)

DR	STM32MOC	RAK3172LP-SIP	RAK3172-SIP
0	39.8	50.2	121.6
1	21.0	27.3	61.6
2	11.7	15.9	31.8
3	7.1	10.3	17.0
4	5.1	7.7	10.5
5	3.6	6.3	6.8

Der RAK3172LP benötigt je nach Datenrate 26 % bis 75 % mehr Energie als der STM32MOC. Der RAK3172-SIP (HP-PA) verbraucht trotz gleicher Sendeleistung das 1,9- bis 3,1-fache des STM32MOC.

51 Bytes Nutzdaten (aus Messung in mC)

DR	STM32MOC	RAK3172LP	RAK3172-SIP
0	80.5	100.2	253.4
1	46.0	57.8	142.5
2	21.9	28.4	64.9
3	13.4	17.9	37.2
4	8.5	11.9	21.6
5	5.8	8.6	12.5

Der RAK3172LP benötigt je nach Datenrate 24 % bis 48 % mehr Energie als der STM32MOC. Der RAK3172-SIP (HP-PA) verbraucht das 2,2- bis 3,1-fache des STM32MOC.

Fazit TX-Energie:

LP-PA vs. HP-PA: Der RAK3172-SIP verbraucht trotz gleicher Ausgangsleistung (14 dBm) zwei- bis dreimal mehr als der STM32MOC — Ursache ist der hohe Bias-Strom des HP-Amplifiers, der zwar 20 dBm kann, in EU868 aber nur 14 dBm senden darf.

STM32MOC vs. RAK3172LP-SIP (beide LP-PA): Der STM32MOC liegt 20 % bis 75 % unter dem RAK3172LP-SIP. Ursache sind vermutlich der 3-V-TCXO des RAK3172LP-SIP (vs. 1,8-V-TCXO im STM32MOC) sowie interne Multiplexer.

Auswirkung auf die Batterielebensdauer (2200 mAh @ 3.3V, nur TX-Energie) in Jahren (J)

10 Bytes unconfirmed — Intervall 10 min (52.560 Pakete/Jahr)

10 Bytes: z.B. typisch für einfachen Temperatur-/Feuchte-Sensor

DR	STM32MOC	RAK3172LP-SIP	RAK3172-SIP
0	3.2 J	2.5 J	1.0 J
2	11.1 J	8.3 J	4.0 J
5	37.6 J	22.5 J	19.3 J

10 Bytes unconfirmed — Intervall 60 min (8.760 Pakete/Jahr)

DR	STM32MOC	RAK3172LP-SIP	RAK3172-SIP
0	19.0 J	14.9 J	6.2 J
2	66.9 J	49.9 J	23.9 J
5	225.7 J	134.8 J	115.9 J

40 Bytes — Intervall 10 min (52.560 Pakete/Jahr)

40 Bytes: z.B. typisch für kleine Wetterstation mit 8–10 Kanälen. Bei dieser Paketgröße unterscheiden sich confirmed und unconfirmed um weniger als 5 %, daher wird hier nur eine Tabelle (unconfirmed) angegeben.

DR	STM32MOC	RAK3172LP-SIP	RAK3172-SIP
0	2.1 J	1.7 J	0.7 J
2	7.7 J	5.8 J	2.6 J
5	27.4 J	18.6 J	13.5 J

Hinweis: Nur TX-Energie berücksichtigt. Sensorauslesen, MCU-Betrieb und Standby-Verluste reduzieren die tatsächliche Batterielebensdauer.