再構成可能インテリジェントサーフェス（RIS）：6Gのスマートウォール

ワイヤレスネットワークは常に環境に対して受動的に適応してきた — 障害物を回避し、反射を補償し、干渉と戦ってきた。再構成可能インテリジェントサーフェスはこの関係を逆転させる。信号を環境に適応させる代わりに、RISは環境を信号に適応させるのだ。本記事は、テラヘルツ通信や次世代ネットワークアーキテクチャを含む新興ワイヤレス技術を追跡する7G Network編集チームが制作した。

アイデアは一見シンプルだ：壁、天井、窓、建物ファサードといった表面を、電波をオンデマンドで反射、屈折、集束できる電子制御メタサーフェスパネルで覆う。その結果、カバレッジの穴が消え、干渉が回避され、基地局や送信電力を追加することなく信号品質が向上するプログラマブルワイヤレス環境が実現する。

RISの仕組み

再構成可能インテリジェントサーフェスは数百から数千のサブ波長素子で構成され、各素子にPINダイオードやバラクタなどの可変素子が含まれ、協調的な位相シフトにより電波を制御する — RFチェーンや電力増幅器なしでパッシブビームフォーミングとして機能する。

再構成可能インテリジェントサーフェスは、数百から数千のサブ波長素子 — それぞれが操作する電波よりも小さい — で構成される薄いパネルだ。各素子にはPINダイオードやバラクタといった可変素子が含まれ、入射信号の位相を制御された量だけシフトする。

すべての素子にわたる位相シフトを協調させることで、サーフェスは目的の方向に建設的干渉を、それ以外の方向に破壊的干渉を生成する。効果はMassive MIMOアンテナのビームフォーミングに類似するが、2つの重要な違いがある：

• パッシブ動作：基本的なRISは電波を生成しない — 既存の電波を反射・リダイレクトするだけだ。つまり電力増幅器もRFチェーンも不要で、消費電力は基地局より桁違いに低い。一般的なRISパネルの消費電力はワット単位であり、キロワットではない。
• バックホール不要：トラフィックを生成しないため、RISパネルはコアネットワークへのファイバー接続を必要としない。基地局からビームフォーミング指示を受信するための低帯域幅の制御リンク（多くの場合ワイヤレス）のみが必要だ。

制御はリアルタイムで行われる：ユーザーが移動すると、基地局が最適な位相構成を再計算し、ミリ秒以内にRISパネルを更新する。サーフェスは現在のトラフィックパターンに合わせて継続的に適応する。このリアルタイム適応性は、AIネイティブRANアーキテクチャが6Gネットワークを管理する方法の中核だ。

なぜ6GにRISが必要か

100 GHz以上で動作する6Gネットワークは深刻な伝搬課題に直面する — 信号は壁を透過できず、人体で遮蔽され、水分に吸収される。RISは追加の送信電力や周波数なしに既存の信号を障害物の周囲にリダイレクトすることでこれに対処する。

6Gの物理学はRISが解決に最適なカバレッジ問題を生み出す。

6Gは100 GHz以上の周波数 — 膨大な帯域幅を提供するが深刻な伝搬課題を抱えるサブテラヘルツ帯 — を使用する。これらの周波数では信号は壁を透過できない。人体で遮蔽される。雨や湿度に吸収される。あらゆる障害物が硬い影を作る。Samsung Research（2023年）によれば、sub-THzの経路損失は同等距離でmmWaveより20〜30 dB高い。

従来の解決策 — より多くの基地局、より高い送信電力、より多くのアンテナ — は高価で電力を大量に消費し、高密度環境では収穫逓減に直面する。RISは代替策を提供する：より多くの信号を発射する代わりに、既に存在する信号を障害物の周囲にリダイレクトするのだ。

あるシナリオを考えてみよう：sub-THz基地局がオープンプランオフィスにサービスを提供する。ユーザーが柱の後ろに回り、見通し線が失われる。RISなしでは接続が切断または大幅に劣化する。天井にRISパネルがあれば、信号が柱の周囲に反射されてカバレッジが維持される — 追加の送信電力も追加の周波数も不要だ。

RISアーキテクチャ：パッシブ、アクティブ、そしてその先

RIS技術は単純なパッシブ反射を超えて複数のアーキテクチャに進化している：内蔵アンプ付きのアクティブRIS、360度カバレッジのための同時送受信を可能にするSTAR-RIS、高度な波面制御のための素子間結合を持つ非対角RIS。

上述の基本的なRISはパッシブ — 反射のみを行う。しかし研究はより高機能なバリアントへと急速に拡大している：

アクティブRIS：各素子に低雑音増幅器が含まれ、反射信号をブーストする。これによりパッシブRISの「二重経路損失」問題（信号は基地局からサーフェスへ、次にサーフェスからユーザーへ伝搬し、2回電力を失う）が克服される。アクティブRISはより多くの電力を消費するが、カバレッジを大幅に拡張できる。IEEE Communications Surveys & Tutorials（2024年）によれば、アクティブRISはパッシブに対して10〜15 dBのゲインを達成できる。

STAR-RIS（同時送受信）：これらのサーフェスは片面で信号を反射しながら同時に反対面に透過させることができ、全空間360度カバレッジを提供する。窓に設置されたSTAR-RISは、単一パネルで建物の内外両方のユーザーにサービスを提供できる。

非対角RIS：従来のRISは対角位相シフト行列を使用する — 各素子が独立して動作する。非対角RISは素子間の結合を導入し、ハードウェア複雑性の増加と引き換えに、より高度な波面制御を実現する。

モーフィングRIS：物理的に形状を変えることができるサーフェス — 現在の条件に合わせて曲げたり、傾けたり、折りたたんだりして幾何学形状を最適化する。これは主に研究コンセプトだが、プロトタイプは存在する。

現行プロトタイプとフィールドトライアル

複数の組織がRISをシミュレーションから物理ハードウェアに移行させた：Rohde & SchwarzとGreenerwareがmmWave RISの実環境改善を実証し、EU RISE-6Gプロジェクト（2021〜2023年）がETSI標準化に供給されるプロトタイプを作成した。

RISはシミュレーションを超えて物理ハードウェアに移行している：

Rohde & SchwarzとGreenerwaveは、新型FR2（mmWave帯）RISモジュールによる画期的な測定キャンペーンを完了し、実環境でのカバレッジとエネルギー効率の改善を確認した。これはシミュレーション予測を検証した初の厳密なover-the-air実証の一つだった。

EUのRISE-6Gプロジェクト（2021〜2023年）は複数のRISプロトタイプを作成し、現在ETSI標準化の議論に供給されている測定方法論を確立した。プロジェクトは屋内環境でのRIS支援位置測定、カバレッジ拡張、干渉管理を実証した。

6G-LICRIS（液晶RIS）：Rohde & Schwarzを含むコンソーシアムが液晶技術 — LCDスクリーンと同じ技術 — を使用したRISパネルを開発している。液晶は連続的に調整可能な位相シフト（離散的なステップだけでなく）を提供し、より精密なビーム制御を可能にする可能性がある。

IEEE ICC 2026（2026年5月）では、RIS支援リンクとスケーラブルMIMOおよび衛星接続を組み合わせたライブover-the-airテストベッドが展示され、6Gネットワーク技術の包括的なデモンストレーションが提供される。

市場見通し

Zhar Research（2026年）によれば、6G通信向けRISはメタサーフェスの最大市場となる可能性があり、2026〜2046年の期間に数十億ドル規模のビジネスを創出する潜在性を持つ。透明窓RIS、航空宇宙RIS、アクティブ屋内RISなどのセグメントにわたる。

Zhar Researchの2026〜2046年をカバーするレポートによれば、6G通信向けRISはメタサーフェスの最大市場となる可能性があり、数十億ドル規模のビジネスを創出する潜在性がある。現在の優先事項は5G周波数（sub-6 GHzとmmWave）付近で動作するRISであり、sub-THz RISは6Gの成熟に伴い後続する。

市場はいくつかの新興バーティカルに分割される：窓とガラスファサード向けの透明RIS、衛星-地上リンク向けの航空宇宙RIS、屋外カバレッジ拡張向けの大面積RIS、屋内容量強化向けのアクティブRIS。

標準化状況

ETSIのRIS産業仕様グループ（ISG RIS）がユースケースとアーキテクチャを開発中であり、3GPP Release 20にはRISが6G向け調査項目として含まれている。規範的仕様はRelease 21（約2028年）を目標としている。

RISはまだ正式に標準化されていない — しかしその道筋上にある。ETSIにはRIS産業仕様グループ（ISG RIS）があり、ユースケース、アーキテクチャ、評価方法論を開発している。3GPP Release 20の調査項目にはRISが6G候補技術として含まれている。より広い標準化の文脈については、6G標準化タイムラインを参照。

標準化の課題は、RISパネルが基地局とどのように相互作用するかを定義することだ。主要な未解決の問いには以下が含まれる：

• 基地局はRIS反射経路のチャネル状態情報（CSI）をどのように取得するか？ サーフェスはパッシブであり、自らチャネルを測定できない。
• 基地局とRISを接続する制御プロトコルは何か？ どの程度の帯域幅が必要か？ 許容される遅延はどの程度か？
• 異なるベンダーの複数のRISパネルは同一カバレッジエリア内でどのように協調するか？

これらの問いはRelease 20調査フェーズ（2026年まで）で解決されなければ、RISがRelease 21規範的仕様に登場することはない。

RIS vs. 競合アプローチ

RISは6Gのカバレッジ課題に対する唯一のソリューションではない。競合には以下が含まれる：

スモールセル：低電力基地局の高密度展開。より実証済みの技術だが、展開が高価（バックホールが必要）で、より多くの電力を消費し、高密度都市部ではサイト取得の課題に直面する。

リレー：信号を受信、増幅、再送信するアクティブデバイス。パッシブRISより高機能だが、完全なRFチェーン、電力、多くの場合バックホールが必要だ。

Massive MIMOアップグレード：既存基地局へのアンテナ素子追加。効果的だが、アレイサイズの物理的限界と素子数増加に伴う収穫逓減に直面する。

RISはこれらのアプローチを置き換えるのではなく補完する。6Gアーキテクチャではおそらく、広域カバレッジにMassive MIMO搭載マクロ基地局、容量ホットスポットにスモールセル、カバレッジギャップの穴埋めと干渉管理にRISパネルが使用される — 各レイヤーが最も効率的な役割を果たす。

ビジョン：自己適応型スマート環境

RISの長期ビジョンは単純な信号反射を超えている。研究者たちは自己給電（反射する信号からエネルギーを収穫）、自己学習（中央制御なしで埋め込みAIがビームパターンを最適化）、自己修復（個々の素子が故障した場合に自動補償）するサーフェスを構想している。

このビジョンでは、ワイヤレス環境自体がインテリジェントになる。建物、車両、インフラが、ユーザーには見えず、手動設定を必要とせず、変化する条件にリアルタイムで適応しながら、バックグラウンド機能として電波伝搬を継続的に最適化する。

これはSFではないが、2030年の話でもない。6Gネットワークにおける第1世代のRISは、基地局によって制御される比較的シンプルな反射パネルだ。自己適応型のビジョンは7G時代の目標であり、10年間の6G運用経験の上に構築される。

出典

1. Zhar Research「再構成可能インテリジェントサーフェス 2026-2046：技術、市場、予測」2026年 — zharresearch.com
2. ETSI ISG RIS「再構成可能インテリジェントサーフェス：ユースケース、展開シナリオ、要件」2025年 — etsi.org/committee/ris
3. 3GPP「Release 20再構成可能インテリジェントサーフェスに関する調査」TR 38.XXX、2025年 — 3gpp.org
4. EU RISE-6Gプロジェクト「最終報告：RISプロトタイプと測定方法論」2023年 — rise-6g.eu
5. Rohde & SchwarzおよびGreenerwave「FR2でのOver-the-Air RIS測定キャンペーン」2025年 — rohde-schwarz.com
6. IEEE Communications Surveys & Tutorials「アクティブ vs. パッシブRIS：性能比較」Vol. 26、2024年 — ieeexplore.ieee.org
7. Samsung Research「6Gビジョン：すべての人のための次のハイパーコネクテッド体験」2023年 — research.samsung.com