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一顆衛星 1 Tbps,算不算挑戰物理?從夏農公式看 Starlink V3 的部署與下一代
(圖 by zImage Turbo )
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印度電信 Airtel 董事長米塔爾說,Starlink V3 讓馬斯克「就算沒突破,也開始在推擠物理定律」。這篇從 1948 年夏農寫下的通道容量公式出發,動手估算單顆 V3 衛星的 1 Tbps 下行容量離理論上限有多遠,再整理 V3 目前部署到哪裡、接下來的時程,以及馬斯 克口中的 V4、V5。先講結論:物理定律沒有被打破,被推到邊緣的是功率、散熱、干擾與質量這幾道工程上的牆。
一位地面電信大老的驚嘆
2026 年 11 月 13 日,印度財經台 CNBC-TV18 刊出主播 Shereen Bhan 對 Bharti 集團創辦人、Airtel 董事長 Sunil Bharti Mittal(米塔爾)的專訪。談到衛星通訊,主播提起馬斯克,米塔爾先承認對手做得漂亮:
The last launch that he made on Starship, the satellites he put up—the V3—they have a capacity of as much as the entire OneWeb capacity. So 1 Tbps capacity in a single launch means he's started to now push, if not break, through the laws of physics.
(他上一次用星艦送上去的 V3 衛星,容量跟整個 OneWeb 一樣多。單次發射就有 1 Tbps,代表他開始在推擠物理定律,甚至突破它。)
這句話由 X 上的 @cb_doge 轉貼,馬斯克再轉推,很快傳開。米塔爾的身分讓這句話更 有分量:他的 Bharti 集團是 OneWeb 的主要股東之一,Airtel 則是印度最大的行動網路業者之一。拿自家星座來比,等於承認對手一次發射就追平了他們整個網路。
有個細節值得先釐清。專訪在印度時間 13 日傍晚刊出,星艦第 15 次飛行(Flight 15)則是在美國中部時間 13 日下午才升空,台北已是 14 日清晨。從時間推算,米塔爾口中 的「上一次發射」應該是 9 月 28 日的 Flight 14,那次同樣送了 26 顆 V3。
米塔爾自己也沒把這句話當成物理學主張。他接著說的是產業:太空來的連線會越來越多,地面電信業得做好準備;但在印度,每月平均營收只有 3 美元的市場,衛星划不來,要到 30、40 美元,或美國那種 60 美元的家用與手機連線,衛星才開始有道理。
話雖如此,「1 Tbps」和「物理定律」放在同一句,正好是個好問題:通訊的物理定律到底長什麼樣子?一顆衛星每秒送出一兆個位元,離那條定律還有多遠?
夏農公式:一條通道最多能塞多少位元
電報與電話留下的老問題
二十世紀初,貝爾電話公司的工程師天天在問同一件事:一條電話線、一段無線電頻率,到底能傳多快?直覺告訴他們,訊號送得越快越容易糊掉,雜訊越大越容易出錯,但沒人 說得出極限在哪。
1928 年,同在貝爾的 Harry Nyquist 證明,頻寬 B 的通道每秒最多能送 2B 個彼此分得開的脈衝。同年,Ralph Hartley 在《貝爾系統技術期刊》(BSTJ) 發表〈Transmission of Information〉,把「資訊量」定義成可分辨訊號數目的對數:每個脈衝如果能分出 M 種電壓,就帶 log M 的資訊。兩人的結果合起來 ,速率大約是 2B log2 M。
可是 M 能多大?只要電壓切得夠細,M 好像可以無限大。Hartley 知道雜訊會讓太細的電壓分不清,但當時還沒有一套數學,把「分得清」說成精確的數字。
1948 年的答案
答案在二十年後出現。1948 年 7 月和 10 月,貝爾實驗室的 Claude Shannon(夏農, 也譯香農)在 BSTJ 分兩期刊出〈A Mathematical Theory of Communication〉,隔年又在 《IRE 會刊》發表〈Communication in the Presence of Noise〉,把頻寬有限、受白色高 斯雜訊干擾的通道講到底。結果就是今天每本通訊課本都會教的公式:
C = B log2(1 + S/N)
C 是通道容量,單位是每秒位元(bit/s);B 是頻寬,單位赫茲( Hz);S/N 是訊號功率與雜訊功率的比值,簡稱訊噪比,工程上常用分 貝(dB)表示,10 dB 就是 10 倍,20 dB 是 100 倍。後人把 Hartley 的名字也掛上,稱 為夏農-哈特利定理。
這條公式厲害的地方有兩層。第一層是「上限」:任何調變、任何編碼,傳輸速率都不可能超過 C。第二層常被忽略,夏農同時證明只要速率低於 C,就存在 某種編碼能讓錯誤率小到任意程度。換句話說,雜訊沒辦法逼你出錯,只能逼你放慢。
三個旋鈕,兩種脾氣
公式裡能調的只有三樣:頻寬、訊號功率、雜訊。它們的脾氣差很多。
頻寬是線性的。B 加倍,C 就加倍。
訊噪比躲在對數裡。在訊噪比已經不低的區間,功率每加倍(大約多 3 dB),每赫茲只 多擠出約 1 個位元。從 10 dB 拉到 20 dB,功率要多十倍,每赫茲的位元數只從 3.46 增 加到 6.66。
所以想要容量,最划算的是找更多頻寬;砸功率很快就會遇到報酬遞減。反過來,如果頻寬給得很多、功率固定,公式會趨近一個極限:
C∞ = S / (N0 ln 2)
其中 N0 是每赫茲的雜訊功率。這時候容量只看功率,等於說每送一個位元,接收端至少要收到 N0 ln 2 的能量,也就是工程師熟悉的 Eb/N0 下限約 −1.6 dB。頻寬再多,沒有功率也是空的。
七十年的追趕
夏農證明了好編碼「存在」,卻沒告訴大家怎麼做。接下來幾十年,通訊工程師一直在追那條線。
1960 年代初,MIT 的 Robert Gallager 在博士研究中提出低密度同位檢查碼(LDPC),當年電腦算不動,被冷落了三十年。1993 年,法國的 Claude Berrou 等人發表渦輪碼( turbo code),實驗結果離夏農極限不到 1 dB,震動了整個領域,LDPC 也在 1990 年代中 後期被重新發現。今天的衛星電視標準 DVB-S2、5G 手機的資料通道,用的都是 LDPC。
另一條路是把「一條通道」變成「好幾條」。1990 年代中後期,Emre Telatar、Gerard Foschini 等人把夏農公式推廣到多天線系統:發射端和接收端各有多根天線時,只要訊號 路徑彼此分得開,容量大約跟兩端天線數較少的一方成正比(前提是環境裡的反射路徑夠多 )。家裡 Wi-Fi 路由器頭上那幾根天線,用的就是這個原理。
這兩條路走完,單一通道的編碼已經很難再擠出多少,剩下的空間幾乎都在「多開幾條獨立通道」。Starlink 的 V3 也走這條路。
公式管不到的地方
夏農-哈特利有前提:一條頻寬固定的通道,雜訊是加性、白色、高斯分布。真實的衛星下行還有幾件事它不直接處理:
- 旁邊波束、其他衛星、地面系統漏過來的干擾。干擾不是熱雜訊,公式裡的 N 要換成「雜訊加干擾」,比值改叫 SINR。
- 下雨、仰角變低造成的衰減,讓 S 一直在變。
- 多條通道同時運作。公式算的是一條;有好幾條彼此獨立的通道時,總容量是各自容量 相加。
最後這一點,是理解 Starlink 的鑰匙。
把三個旋鈕放到衛星上,各自對應很具體的東西。頻寬是 FCC 和國際電信聯盟發下來的 執照,一段一段寫在授權書裡,不能自己多拿。訊號功率來自太陽能板,經過天線集中成波 束,再跨過幾百公里的距離衰減到使用者碟子上。雜訊則主要是接收端電子元件和天空本身 的熱雜訊,碟子越好、天線越大,雜訊相對越小。後面的試算,就是把這三樣東西各填一個 合理的數字進去。
單顆 V3 到底多快:1 Tbps 的出處
先把數字釘牢。SpaceX 在 Starlink 官網的〈Starlink Version 3 Satellites〉頁面寫得很清楚:每顆 V3 設計支援 1 Tbps 下行、160 Gbps 上行,約是 V2 的 10 倍和 22 倍。早在 2024 年的 Starlink 年度進度報告,SpaceX 就公布過這組規格,並說每顆 V2 Mini 是 96 Gbps,前一代 V1.5 是 24 Gbps。
所以「單顆 1 Tbps」這個說法,答案是:對,這是 SpaceX 官方的設計容量。要注意兩件事。它是衛星對所有使用者的下行總和,不是單一用戶能拿到的速度;它也是設計值,SpaceX 還沒公布在軌實測的總吞吐量。
官方頁面和報告列出的其他規格,整理如下:
| 項目 | V2/V2 Mini | V3 | 出處與程度 |
|---|---|---|---|
| 下行容量 | 96 Gbps | 1 Tbps | SpaceX 官方(設計值) |
| 上行容量 | 官方未單列 | 160 Gbps | SpaceX 官方 |
| 使用者波束 | 下行 192、上行 144(V2) | 下行、上行各 2,048 | SpaceX 官方 |
| 衛星間雷射 | — | 6 具,每具 400 Gbps | SpaceX 官方 |
| 射頻回程(對地面站) | Ka+E 頻段 | Ka、E、V、W 四頻段,1.2 Tbps | SpaceX 官方 |
| 太陽能發電 | 基準 | 約 V2 的 2 倍 | SpaceX 官方(未給瓦數) |
| 質量 | 約 575 kg(Optimized 版) | 約 2 公噸 | V2 Mini 為官方;V3 為媒體報導,官方未公布 |
2,048 這個數字特別重要。V2 只有 192 道下行波束,V3 一口氣多了十倍。官方說,這 靠的是 SpaceX 自己設計的新一代波束成形晶片,以及單顆吞吐量約提高 64 倍的數據機晶 片。
太陽能板也是官方說法:新陣列的發電量約為 V2 的兩倍,做法是先連續生產一整捲太陽能薄膜,切成 19 公尺長的段,再把四段縫成一片。官方沒說面積是兩倍,也沒給瓦數。
動手算:1 Tbps 離夏農極限多遠
SpaceX 沒公開 V3 的鏈路預算,所以下面全是估算。目的不是算出精確答案,是看數量級:1 Tbps 到底是「貼著天花板」,還是「離天花板還很遠」。
先把假設攤開
頻段(FCC 2026-01-09 授權書 DA 26-36 列出的下行頻段) Ku 10.7–12.7 GHz 共 2.0 GHz Ka 17.3–20.2 GHz 共 2.9 GHz V 37.5–42.5 GHz 共 5.0 GHz(42.0–42.5 僅限美國境外) E 71.0–76.0 GHz 共 5.0 GHz 合計約 14.9 GHz 假設一:使用者下行主要在 Ku 頻段(Ka/E/V 多用於回程,V3 實際分配未公開) 假設二:雙極化,同一段頻率可當兩條用,Ku 等效 4 GHz 假設三:訊噪比 10–20 dB,屬於晴天、仰角不差的合理範圍 假設四:2,048 道下行波束同時運作
第一算:如果只有一條管子
先用最天真的想法:整顆衛星就是一條通道。Ku 等效 4 GHz、訊噪比 15 dB(約 31.6 倍),代進公式:
C = 4 × 109 × log2(1 + 31.6) ≈ 20 Gbps
大方一點,把 FCC 授權的四個下行頻段全部算進來,雙極化約 29.8 GHz,訊噪比給到 20 dB:
C = 29.8 × 109 × log2(1 + 100) ≈ 198 Gbps
還是不到 1 Tbps 的五分之一。反過來算,只用 4 GHz 要撐出 1 Tbps,每赫茲得塞 250 個位元,訊噪比要大約 750 dB,也就是訊號比雜訊強 10 的 75 次方倍。這已經不是工程問題了。
如果把衛星想成一條管子,米塔爾的直覺就說得通了:1 Tbps 確實超出夏農允許的範圍 。
可是衛星不是一條管子。
第二算:同一段頻率,在不同地方重複用
V3 的相控陣天線能同時打出 2,048 道細窄的波束,每一道照亮地面一小塊。兩道波束如果照的地方離得夠遠,就算用同一段頻率,彼此也幾乎聽不到,等於多了一條獨立通道。 這叫空間複用,手機基地台分成一格一格的「蜂巢」也是同一個道理。夏農公式此時要對每 道波束各算一次再相加:
C總 = Σ Bi log2(1 + SINRi)
1 Tbps 平均分給 2,048 道波束,每道約 488 Mbps。這數字一點也不嚇人。
再往上推一個天花板。假設相鄰波束用「四色」錯開頻率(每道分到 4 GHz 的四分之一 ,即 1 GHz),每道的 SINR 都是 10 dB:
C總 = 2,048 × 1 × 109 × log2(1 + 10) ≈ 7.1 Tbps
(這等於同一段頻率在衛星涵蓋範圍內重複使用 512 次,是相當樂觀的上限。)
也就是說,只靠 Ku 一個頻段、照這組樂觀假設,夏農允許的總容量是 1 Tbps 的七倍左右。實際的調變編碼通常只能拿到夏農值的七到八成(衛星業常用的 DVB-S2X 標準大約如此,Starlink 用的是自家系統,未公開),扣掉之後仍然有好幾 Tbps。
換個方向算也一樣。如果每道波束只跑每赫茲 3 位元(訊噪比約 8.5 dB 就夠),每道 需要約 163 MHz,2,048 道合計約 333 GHz 的「波束頻寬」。拿 4 GHz 去分,等於同一段 頻率要在衛星涵蓋範圍內重複使用約 83 次。
83 次做得到嗎?以 400 公里高度、使用者最低仰角 25 度估算,一顆衛星看得到地面半徑約 720 公里、面積約 160 萬平方公里的範圍。天線越大,波束越窄:波束寬度大約是 波長除以天線口徑,Ku 波長約 2.5 公分,口徑假設 1 公尺,波束寬度約 0.025 弧度,在 400 公里下方照出直徑約 10 公里的光斑。160 萬平方公里裡擠得下上萬個這樣的光斑,同頻重用 83 次在幾何上綽綽有餘。
第三算:真正的帳在功率和干擾
既然頻譜和幾何都留了空間,為什麼不是 5 Tbps、7 Tbps?因為第二算偷偷假設了兩件 事。
第一,每道波束都有 10 dB 的訊噪比。訊號功率從太陽能板來,2,048 道波束要分同一 份電;波束越多、每道頻寬越寬,每道分到的功率越少,訊噪比就往下掉。回到前面那個極 限式,頻寬很多時,容量只看功率。V3 把發電量拉到 V2 的兩倍,就是在補這一塊。
第二,同頻波束「幾乎聽不到」彼此。實際上波束有旁瓣,重用越密,干擾越大,SINR 越低。再加上國際電信聯盟(ITU)為了保護同步軌道衛星,對低軌星座在 Ku、Ka 頻段打到地面的等效功率通量密度(EPFD)設了上限,功率不是想加就能加。
還有一個常被忽略的限制:容量是「整顆衛星的總和」,可是使用者擠在城市。如果一萬個用戶全在同一個 10 公里光斑裡,一顆衛星最多只能把那段 Ku 頻寬全給那一格,以每 赫茲 5 位元計,約 20 Gbps。想給同一座城市更多容量,只能靠更多顆衛星從不同角度同時照下來。這正是馬斯克在 11 月 14 日回覆網友時說的:「這沒有聽起來那麼好,因為 Starlink 需要大量低軌衛星,才能在全球達到這種頻寬提升。」
這裡也看得出夏農公式「幫不上」的地方。它告訴你一條通道的上限,卻不管使用者在哪裡、什麼時候上網。晚上八點台北市區的流量,和凌晨三點太平洋中央的流量,對同一顆 衛星來說是完全不同的題目。容量規格寫 1 Tbps,真正能賣出去多少,要看衛星飛過的地方有多少人在用。
試算結論
三算合起來,結論是這樣的:
- 1 Tbps 遠高於「一條管子」的夏農極限,所以直覺上像在違反物理。
- 它又明顯低於「授權頻譜 × 2,048 道波束」粗估出的數 Tbps 天花板,說明夏農定理本身沒有被逼到牆角。
- 真正把 V3 卡在 1 Tbps 附近的,是功率、散熱、波束間干擾、EPFD 法規,以及晶片能處理多少位元。這些是工程上限,而且 SpaceX 沒公開細節,外人無法證明 V3 已經「非 常接近」它。
用一句話說:V3 沒有挑戰物理定律,它是把同一段頻率在空間上切得更細、重用更多次 ,再用更大的太陽能板餵飽這些波束。
四道牆:功率、頻譜、干擾、質量
談 V3 的文章常把限制歸成四類:功率、頻譜、空間複用、質量。大方向沒錯,細節要對回官方資料,這裡逐一看。
功率與散熱。官方確認 V3 太陽能陣列的發電量約為 V2 的兩倍,但 沒說「面積兩倍」,也沒公布瓦數。散熱在太空只能靠輻射,散熱能力大致跟散熱面積和溫 度的四次方有關,電子元件又不能太燙,所以多出來的電最後都會變成要排掉的熱。這道牆是硬的,只是 SpaceX 沒讓外界看到它在哪裡。
頻譜。FCC 在 2026 年 1 月的授權書列出 Ku、Ka、V、E 下行頻段,以及 W 頻段的上行(地面往太空)。常見整理把 W 頻段和其他頻段並列成「可用頻段」 ,但在這份授權裡,W 頻段全是上行。V3 官網說的「四頻段回程天線」用的是 Ka、E、V、 W,屬於衛星和地面站之間的回程,不是給一般用戶碟子的。
空間複用與干擾。「2,048 道下行波束」是官方數字,上行也是 2,048 道。波束越多,能重用的次數越多,但旁瓣干擾和波束成形的精度也越難管。V3 能做到 ,靠的是自家晶片;這是電子學的進步,不是物理的例外。
質量、體積與發射。這一條最有意思,因為它背後有真正的物理縮放 關係。天線增益大約是:
G = 4πA / λ2
A 是天線有效面積,λ 是波長。口徑放大一倍,面積變四倍,增益多 6 dB;同時波束寬度減半,地面光斑面積剩四分之一,同一塊地能塞進四倍的同頻波束。大天線一 次幫到夏農公式裡的兩個旋鈕:訊噪比和可重用的頻寬。這就是「越大越划算」的非線性。
代價是重量。V2 Mini Optimized 約 575 公斤,Falcon 9 一次能送 29 顆;V3 據媒體 報導約 2 公噸,馬斯克形容大小跟一架波音 737 差不多,Falcon 9 送它不划算,只能等星艦。所以 V3 的容量和星艦是綁在一起的:沒有星艦,V3 只是一張規格表。
SpaceX 猛禽引擎副總裁 Jacob McKenzie 在 SpaceX 今年 5 月推出的影片〈Test Like You Fly〉裡說過一句話(據《Ars Technica》引述),放在這裡也很貼切:「我們沒有在 打破物理定律,只是想盡可能有效地利用它們。」他講的是火箭,套在衛星上一樣成立。
部署現狀:52 顆 V3 已經上天
V3 從 2026 年夏天開始真正飛上天,到現在一共三次星艦飛行(日期為美國中部時間) :
| 飛行 | 日期 | V3 數 量 | 重 點 |
|---|---|---|---|
| Flight 13 | 2026-07-24 | 20 | 次軌道測試,首次釋放 V3;衛星以無線電和雷射回傳遙測後,預計約 20 分鐘後重返大氣燒毀 |
| Flight 14 | 2026-09-28 | 26 | 星艦首次入軌,首次送出可營運的酬載;26 顆全與雷射網、地面站、用戶終端連上 |
| Flight 15 | 2026-11-13 | 26 | 26 顆全部入軌並開始升軌;星艦繞地約 22.5 小時後返回 Starbase,首次被發射 塔機械臂接住 |
Flight 15 也不是全部順利。SpaceX 官方說明,Super Heavy 助推器因燃料不足提前結 束返航點火,自動改飛海上備降點,在墨西哥灣上空懸停後關機,飛行終止系統隨後觸發。 上面那顆星艦被塔接住,下面那顆助推器沒有回家。
算起來,在軌的 V3 現在是 52 顆。照官方設計值,每批 26 顆約增加 26 Tbps,兩批合計約 52 Tbps。這是設計值相乘,不是實測。SpaceX 在第三季財報說得比較保守:Flight 14 那 26 顆 V3,相當於一次 Falcon 9 Starlink 發射所增加下行容量的約 10 倍。X 上流傳的「本次增加 26 Tb」是第三方貼文,算法就是 26 × 1 Tbps,單位也該寫成 Tbps。
整個星座的規模,以天文學家 Jonathan McDowell 長年維護的追蹤資料為準:截至 11 月 13 日(Flight 15 前),在軌 Starlink 衛星 11,193 顆,其中 11,179 顆正常運作。 也就是說,V3 目前只占全部衛星的不到百分之一,但兩批的設計容量加起來,已經不是小數目。
V3 上天的同時,Falcon 9 也沒停。SpaceX 第三季一共發射 35 次,其中 23 次是自家 酬載;V2 Mini 仍然靠 Falcon 9 一批一批補進星座。V3 的角色是加容量,不是馬上取代舊衛星。
用戶端,SpaceX 第三季財報(截至 2026 年 9 月 30 日)列出:
- Starlink 消費型用戶 1,360 萬,季增 160 萬;另有數十萬企業用戶。
- 消費型每月平均營收 69 美元,比上季的 66 美元回升,但低於去年同期的 83 美元。
- 通訊事業營收 52.5 億美元,年增 69%。
- 裝了 Starlink 的飛機超過 3,800 架。
計畫時程:每次發射 60 Tbps 的目標
V3 的長期劇本,SpaceX 在 2024 年度進度報告裡就寫了:每次星艦發射 V3 預計增加 60 Tbps 容量,是每次 Falcon 9 發射 V2 Mini 的 20 倍以上。目前每批只送 26 顆,離 60 顆滿載還有距離。
馬斯克在 Flight 15 後的說法是「未來的星艦航班會把超過 50 Tb/s 的 Starlink 頻寬送上軌道」。這和官方 60 Tbps 的目標方向一致,數字略保守,但都沒有附日期。
星座要長多大,說法分歧。馬斯克 6 月在上市路演期間與摩根大通執行長 Jamie Dimon 對談時說,光是通訊衛星就可能超過 10 萬顆;11 月 14 日他又在 X 上說,最終會有超過 10 萬顆 SpaceX 通訊衛星,大多是 V4 或 V5,「很有機會」承載全球大約一半的網路流量。可是 SpaceX 總裁 Gwynne Shotwell 今年 3 月對《時代》雜誌說的是:「我不認為 我們的 Starlink 衛星會超過 1.5 萬或 2 萬顆。」
監管這一側,FCC 在 2026 年 1 月 9 日再批准 7,500 顆第二代衛星,使第二代總數達 1.5 萬顆;依 PCMag 整理,目前 FCC 給 Starlink 的總上限是 19,400 顆。要走到 10 萬顆,得重新向 FCC 和國際電信聯盟申請。
發射端,SpaceX 在第三季財報宣布要在路易斯安那州建新的 Starbase,設計成每年支援數千次星艦飛行,首次發射目標 2029 年。V3 的部署速度,最後由星艦能多快變成例行班機決定。
V4、V5:馬斯克說了什麼,還沒說什麼
關於 V4,目前能確認的是馬斯克的口頭說法。11 月 6 日,他在 Ron Baron 投資大會上視訊發言,說 V4 的能力會是 V3 的 10 倍,並特別點名長距離雷射鏈路:下一代雷射要 做到每秒 10 Tb。當天他在 X 上寫:
~100 lasers per satellite, each operating above 10 Tb/s, with over 100k satellites should be able to outcompete undersea cables.
(每顆衛星約 100 具雷射,每具超過 10 Tb/s,加上逾 10 萬顆衛星,應該能和海底電纜一較高下。)
他給的理由是光在真空中比在光纖裡快約 40%,路徑也能直線走,不必繞著陸地邊緣。隔天他補充,要做到每顆 100 具雷射,得把雷射縮小、讓衛星彼此近十倍,同軌道面的鏈路轉向角度也要小。
雷射為什麼是下一代的重點,用夏農公式也看得出來。無線電頻段要靠執照一段一段分配,Ku 頻段只有 2 GHz,E 頻段 5 GHz,大家搶同一塊餅。國際電信聯盟的《無線電規則》管的是 3,000 GHz 以下的電波;光通訊常用的 1,550 奈米波長,換算成頻率約 193 THz,比 Ku 頻段高一萬多倍,可用的頻寬也大得多,而且不用跟別人分執照。雷射光束又極窄 ,兩顆衛星之間的鏈路幾乎不會干擾第三者。公式裡的 B 一下子放大好幾個數量 級,限制就回到功率、對準精度和電子元件的速度上。
可是雷射只解決衛星和衛星之間的路。最後一段從衛星到你家屋頂的碟子,還是得用無線電,因為雲和雨會擋光。所以就算 V4 的雷射做到每具 10 Tb/s,使用者那一端的容量, 仍要回到 Ku、Ka 這些有限的頻段,回到前面那三算。
這些數字要讀清楚。每具 10 Tb/s 是衛星之間的骨幹鏈路,對照的是 V3 官方的 400 Gbps 雷射,不是家用下載速度;「V4 是 V3 的 10 倍」也沒有說是下行容量的 10 倍。至於 V5,公開資料只有 11 月 14 日那則「大多是 V4 或 V5」,沒有任何規格。
到目前為止,SpaceX 官方沒有公布 V4 的規格表、首發日期或 FCC 申請。按 V3 的經驗,官方是在發射前一兩年就把規格寫進年度報告;V4 的規格何時出現在 SpaceX 官網或 FCC 文件,會比 X 上的貼文更值得看。
如果拿前面的試算回頭看,V4 的方向也合理。下行要再翻十倍,只有幾條路:更大的天 線把波束切得更細、用更多頻段、更多電力,還有更多衛星從更多角度照同一座城市。馬斯 克同時提 10 萬顆衛星和每顆 10 倍能力,等於兩條路一起走。代價一樣是質量和發射次數 ,所以 V4 和 V5 能走多快,仍然綁在星艦身上。
回到那句「突破物理定律」
把米塔爾那段話逐句對回查到的資料:
- 「V3 的容量跟整個 OneWeb 一樣」:Eutelsat 官方說法是 OneWeb 第一代星座 648 顆衛星,總可用容量約 1.1 Tbps(不是常見的 1.2 Tbps)。單顆 V3 設 計值 1 Tbps,所以「一顆 V3 約等於整個 OneWeb」大致成立;如果指的是一整批 26 顆, 那是 OneWeb 的二十多倍。
- 「單次發射 1 Tbps」:這應是把單顆和單次發射講混了。一次發射 26 顆,設計容量約 26 Tbps;官方長期目標是每次 60 Tbps。
- 「上一次發射」:依刊出時間,應是 9 月的 Flight 14,不是 11 月的 Flight 15。
- 「突破物理定律」:讚嘆,不是物理主張。夏農公式允許空間複用,V3 用的正是這條路。
米塔爾真正想說的,可能是後面那句:太空端的容量長得比地面業者預期快得多。2024 年,Starlink 靠 V2 Mini 和 Falcon 9 一年加了 300 Tbps 以上的容量;現在一次星艦飛 行就加 26 Tbps,目標是 60。換算一下,星艦得一年飛十一、二次,才追得上 2024 年 Falcon 9 全年加的量;一旦星艦變成例行班機,曲線會陡得多。地面電信業要擔心的不是物理,是這條曲線。
1948 年,夏農在紙上寫下 B log2(1 + S/N),那時候還沒有人造衛星。七十八年後,一顆兩公噸的衛星在約 400 公里高空把同一段頻率切成兩千多道波束,每一道仍然乖乖待在那條公式底下。
參考資料
- C. E. Shannon,〈A Mathematical Theory of Communication〉,《Bell System Technical Journal》27(3),1948。
- C. E. Shannon,〈Communication in the Presence of Noise〉,《Proceedings of the IRE》37(1),1949。
- R. V. L. Hartley,〈Transmission of Information〉,《Bell System Technical Journal》7(3),1928。
- Starlink,〈Starlink Version 3 Satellites〉,Starlink 官網。
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