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リコンフィギュラブル・インテリジェント・サーフェス(RIS)の世界市場 2025-2035

リコンフィギュラブル・インテリジェント・サーフェス(RIS)の世界市場 2025-2035


The Global Market for Reconfigurable Intelligent Surfaces (RIS) 2025-2035

リコンフィギュラブル・インテリジェント・サーフェス(RIS)は、インテリジェント反射サーフェス(IRS)またはソフトウェア制御メタサーフェスとしても知られ、電磁波を操作するために電子的に制御可能な多数の... もっと見る

 

 

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Future Markets, inc.
フューチャーマーケッツインク
2024年11月5日 GBP1,000
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サマリー

リコンフィギュラブル・インテリジェント・サーフェス(RIS)は、インテリジェント反射サーフェス(IRS)またはソフトウェア制御メタサーフェスとしても知られ、電磁波を操作するために電子的に制御可能な多数の小さな受動素子で構成された人工構造物である。これらの表面は、受信信号を希望する方向に反射、屈折、吸収、集束させることができ、無線伝搬環境を効果的に形成することができる。メタマテリアルの最近の進歩により、再構成可能インテリジェント表面(RIS)は将来の6G無線通信の有望な技術として浮上している。高いアレイ利得、低コスト、低消費電力という利点を持つRISは、信号カバレージを大幅に拡大し、システム容量を向上させ、エネルギー効率を高めると期待されている。

RIS技術は、電磁波の操作において画期的な能力を提供し、無線ネットワークにおけるカバレッジ、容量、エネルギー効率の向上を可能にする。5Gネットワークが拡大し、6Gの開発が加速するなか、RISは無線通信における現在の限界を克服する上で重要な役割を果たすと期待されている。主な用途は、通信、スマートシティ、産業用IoT、ヘルスケア、自動車、航空宇宙、家電など多岐にわたる。市場は、高速・低遅延通信への需要の高まり、IoT導入の拡大、エネルギー効率の高い無線ソリューションへのニーズが原動力となっている。しかし、初期コストの高さ、大規模展開における技術的複雑さ、標準化の問題などが課題となっている。

レポートの内容は以下の通り:

  • 市場規模と成長予測:2025年から2035年までのRIS市場規模および成長率を、技術タイプ、用途、地域別に詳細に予測。
  • テクノロジー・ディープ・ダイブメタサーフェス、液晶ベースのRIS、MEMSベースのRIS、新たなアプローチなど、さまざまなRIS技術を包括的に分析。
  • 透明および非透明反射鏡の分析。
  • アプリケーションの展望:5G/6Gネットワーク、IoT、スマートシティ、自律走行車、航空宇宙通信などの主要アプリケーション分野の調査。
  • 競合状況:RIS分野の主要企業や新興プレーヤーのプロフィール(技術、戦略、市場での位置づけなど)。アルキャン・システムズ、アルファコア、エッジホッグ・アドバンスト・テクノロジーズ、エボルブ・テクノロジーズ、フラクタル・アンテナ・システムズ、グリーンウェーブ、ファーウェイ、カイメタ・コーポレーション、Leadoptik Inc.、Lumotive、META、Metaboards Limited、Metawave Corporation、ノキア、NTTドコモ、Pivotal Commware Inc.、SKテレコム、Teraview Limited、ZTE Corporationなど。
  • 将来の展望:RIS技術の新たなトレンド、潜在的破壊、長期的展望の評価。
  • 以下のようなRIS技術の発展:
    • 適応制御のためのAIや機械学習との統合
    • パフォーマンスの限界を押し広げる量子RISのコンセプト
    • 信頼性向上のための自己コンフィギュレーションと自己修復RIS
    • RISが可能にするホログラフィック無線とテラヘルツ通信
  • 市場促進要因と機会
  • 課題と市場ダイナミクス
  • テクノロジー・ベンチマークとパフォーマンス分析
  • さまざまなRIS技術を包括的に比較。
  • ワイヤレス通信システムとの統合。
  • 環境と持続可能性への配慮。
  • 標準化と規制の状況。


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目次

1 エグゼクティブ・サマリー 15

1.1 リコンフィギュラブル・インテリジェント・サーフェス(RIS)の概要 15
1.2 主な市場促進要因と課題 16
1.3 技術と市場動向 16
1.4 RISの鍵となるメタマテリアル 17
1.5 市場規模と成長予測 18
1.6 競争環境の概要 18
1.7 将来展望と機会 19


2 イントロダクション 20

2.1 テクノロジーの概要 20
2.1.1 主な特徴と機能 23
2.1.2 周波数 24
2.1.3 電磁波操作の物理学 26
2.1.3.1 反射 27
2.1.3.2 屈折 28
2.1.3.3 回折 28
2.1.3.4 吸収
2.1.4 RISの動作原理 29
2.1.4.1 パッシブRIS 30
2.1.4.2 アクティブRIS 30
2.1.4.3 ハイブリッドRIS 31
2.1.5 主要性能パラメータ 31
2.1.5.1 反射係数 31
2.1.5.2 位相シフト範囲 31
2.1.5.3 帯域幅
2.1.5.4 消費電力 32
2.1.5.5 リコンフィギュレーション速度 33
2.1.6 RISの設計上の考慮点 33
2.1.6.1 面エレメントの設計 33
2.1.6.2 アレイ構成 34
2.1.6.3 制御メカニズム 34
2.1.6.4 既存のインフラとの統合 35
2.2 システム・アーキテクチャ 35
2.3 現代のワイヤレス通信における重要性 36
2.4 従来の無線技術に対する利点 37
2.5 現在の限界と課題 39
2.6 他のスマート電磁(EM)デバイスとの比較 42


3 RISテクノロジー 43

3.1 透明な反射鏡と透明でない反射鏡 43
3.1.1 透明な反射鏡 44
3.1.2 非透明反射板 45
3.1.3 企業別 45
3.2 メタサーフェス 46
3.2.1 メタサーフェスの原理 46
3.2.2 メタサーフェスの種類 47
3.2.2.1 メタレンズ 48
3.2.2.2 メタサーフェス・ホログラム 48
3.2.2.3 柔軟なメタサーフェス 49
3.2.3 作製技術 49
3.2.4 特徴 50
3.3 液晶ベースのRIS 50
3.3.1 動作原理 50
3.3.2 利点と限界 51
3.4 MEMSベースのRIS 52
3.4.1 MEMS技術の概要 52
3.4.2 設計と製造 52
3.4.3 性能指標
3.5 バラクター・ダイオード・ベースの RIS 53
3.5.1 概要
3.6 PIN ダイオードベースの RIS 54
3.6.1 概要 54
3.7 その他の材料 56
3.7.1 強誘電体材料 56
3.7.2 相変化材料 57
3.7.3 グラフェン 58
3.8 RIS技術の比較 59
3.8.1 性能指標 59
3.8.2 コスト分析 59
3.8.3 スケーラビリティと製造に関する考察 59


4 無線通信システムにおけるRIS 61

4.1 5G 61
4.1.1 概要
4.1.2 市場促進要因
4.1.2.1 カバレッジ拡張ニーズ 62
4.1.2.2 エネルギー効率の要求 62
4.1.2.3 容量向上の要求 63
4.1.2.4 コスト最適化の目標 63
4.1.3 アプリケーション
4.1.4 RISの運用フェーズ
4.1.5 RISの機能 65
4.1.6 RISのプロトタイプ
4.1.7 5Gネットワーク要件 67
4.1.8 5GインフラにおけるRISの役割 68
4.1.9 5Gネットワークとの統合 68
4.1.9.1 ネットワーク統合戦略 69
4.1.9.2 チャネル・モデリング
4.1.9.3 信号処理 72
4.1.9.4 統合における課題と解決策 73
4.1.10 パフォーマンスの向上 74
4.1.10.1 カバレッジの最適化 74
4.1.10.2 容量向上
4.1.10.3 エネルギー効率 77
4.1.11 先端アプリケーション 80
4.1.11.1 mmWave通信 80
4.1.11.2 大容量MIMOシステム 82
4.1.11.3 IoT アプリケーション 84
4.1.12 実装上の課題 86
4.1.12.1 技術的課題 86
4.1.12.2 標準化 87
4.1.13 将来の方向性 89
4.1.13.1 ハードウェアの進歩 89
4.1.13.2 制御システム
4.1.13.3 統合能力 90
4.1.13.4 パフォーマンスの向上
4.1.14 市場と技術ロードマップ 90
4.2 6G とその先 91
4.2.1 6G 再構成可能なインテリジェント表面とメタマテリアルの機会 91
4.2.2 RIS材料の応用 94
4.2.3 量産におけるRISコスト 94
4.2.4 RIS の配合 94
4.2.5 テラヘルツ通信におけるRIS 95
4.2.6 ホログラフィック無線 95
4.2.7 衛星通信のためのインテリジェント反射面 95
4.3 MIMOシステムとRIS 96
4.3.1 RISアシストMIMO 96
4.3.2 RIS ベースの大規模 MIMO 97
4.3.3 性能向上と課題 98
4.4 ビームフォーミングと RIS 98
4.4.1 パッシブ・ビームフォーミング 99
4.4.2 RIS を用いたハイブリッドビームフォーミング 99
4.4.3 適応ビームフォーミング技術 100
4.5 無線ネットワークにおけるエネルギー効率 100
4.5.1 グリーン通信のためのRIS 101
4.5.2 RIS によるエネルギーハーベスティング 101


5 市場とアプリケーション 103

5.1 電気通信 103
5.1.1 カバレッジの向上 104
5.1.2 容量向上 104
5.1.3 干渉緩和 105
5.1.4 市場予測 105
5.2 スマートシティとIoT 106
5.2.1 都市環境のモニタリング 107
5.2.2 スマート交通システム 107
5.2.3 ビルのエネルギー管理 108
5.2.4 市場予測 108
5.3 産業用IoTとインダストリー4.0 110
5.3.1 ファクトリーオートメーション 110
5.3.2 倉庫管理 110
5.3.3 プロセス制御とモニタリング 111
5.3.4 市場予測 112
5.4 ヘルスケアと医療アプリケーション 114
5.4.1 ワイヤレスボディエリアネットワーク 114
5.4.2 遠隔患者モニタリング 114
5.4.3 医用画像の強化 115
5.4.4 市場予測 115
5.5 自動車と輸送 116
5.5.1 車両間通信(V2X) 116
5.5.2 自律走行車 117
5.5.3 インテリジェント交通システム 117
5.5.4 市場予測(IoT) 117
5.6 航空宇宙・防衛 119
5.6.1 レーダーシステムの強化 119
5.6.2 安全な通信 119
5.6.3 ステルス技術 120
5.6.4 UAV 121
5.7 スマートホームとコンシューマー・エレクトロニクス 121
5.7.1 家庭内無線通信範囲の最適化 122
5.7.2 デバイス間通信 122
5.7.3 拡張現実と仮想現実アプリケーション 122


6 市場分析とトレンド 124

6.1 世界の市場規模と成長予測 124
6.1.1 技術別の市場区分 124
6.1.2 市場別セグメンテーション 125
6.1.3 地域別市場セグメンテーション 126
6.2 主な市場促進要因 127
6.2.1 高速・低遅延通信への需要の高まり 127
6.2.2 IoTとスマートデバイスの普及拡大 127
6.2.3 5Gおよび6G技術の進歩 127
6.2.4 エネルギー効率の高い無線ソリューションへのニーズ 127
6.2.5 その他のドライバー 127
6.3 市場の課題と障壁 128
6.3.1 高い初期導入コスト 128
6.3.2 大規模展開における技術的複雑性 128
6.3.3 標準化と相互運用性の問題 128
6.3.4 規制とコンプライアンスの課題 129
6.3.5 その他の課題と障壁 129
6.4 新たな市場機会 130
6.4.1 エッジコンピューティングとの統合 130
6.4.2 衛星通信と宇宙通信のための RIS 131
6.4.3 RISのための先端材料 131
6.4.4 AIと機械学習の統合 131
6.4.5 量子RISコンセプト 132
6.4.6 認知的RIS 132
6.4.7 自己設定・自己修復型RIS 133
6.4.8 安全な通信のためのブロックチェーンとの統合 133
6.5 将来の展望 134
6.5.1 6G以降のRIS 134
6.5.2 ホログラフィック通信 134
6.5.3 宇宙ベースのRISネットワーク 134
6.134 5.4 RIS制御におけるAIと機械学習 134
6.5.5 テラヘルツ無線通信と光無線通信のためのRIS 135
6.5.6 大規模RIS展開の生物学的・健康的影響 135


7 標準化と規制環境 137

7.1 RISに関連する現行規格 137
7.1.1 IEEE規格 137
7.1.2 3GPP仕様 137
7.1.3 ETSI規格 137
7.2 スペクトラムの割り当てと管理 138
7.2.1 安全規制と電磁適合性規制 138
7.2.2 データのプライバシーとセキュリティへの配慮 138


8 環境と持続可能性への配慮 140

8.1 RIS対応ネットワークのエネルギー効率 140
8.2 RIS技術のライフサイクルアセスメント 140
8.3 電子廃棄物管理とリサイクル 141
8.4 持続可能な製造慣行 141
8.5 スマートグリッドとエネルギー管理におけるRISの役割 142
8.6 大規模 RIS 展開の環境影響 142


9 課題と限界 144

9.1 RIS導入における技術的課題 144
9.2 生産規模の拡大とコスト削減 144
9.3 既存のインフラとの統合 145
9.4 複雑な環境における性能 146
9.5 セキュリティとプライバシーの問題 146


10 COMPANY PROFILES 148 (20社のプロファイル)


11 付録 169

11.1 用語集 169
11.2 略語一覧 170
11.3 研究方法 171


12 参考文献 172

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図表リスト

テーブル一覧

表1.RISの主な市場推進要因と課題。16
表 2.リコンフィギュラブル・インテリジェント・サーフェス(RIS)の技術と市場動向 17
表3.RISの将来展望と機会。19
表4.さまざまなRISタイプの概要22
表5.RISの作動段階。23
表 6.RIS ハードウェア。24
表 7.さまざまなRIS技術の比較。24
表 8.RISの機能性。25
表 9.完全に機能化されたRIS環境の課題。25
表 10.異なるRIS技術間の反射係数の比較。28
表 11.再構成可能インテリジェント表面(RIS)タイプのベンチマーク。29
表 12.さまざまな RIS 技術の主要性能指標の比較。31
表13.さまざまなRIS テクノロジーの位相シフト範囲の比較。32
表 14.さまざまなRIS テクノロジーの帯域幅と周波数範囲。32
表15.RIS テクノロジーの消費電力比較。32
表 16.エネルギー効率の比較:RIS 対応ワイヤレスネットワークと従来のワイヤレスネットワークの比較。33
表 17.異なる RIS タイプ間の再構成速度の比較。33
表 18.統合に関する考慮事項35
表 19.従来のワイヤレス技術に対する利点。38
表 20.現在の限界と課題。39
表 21.RISと他のスマート電磁(EM)機器との比較。42
表22.透明性によるRISの種類。43
表23.RISにおける透明リフレクターと非透明リフレクターの比較分析。44
表24.企業による透明/非透過の分類 45
表25.メタサーフェスの種類。47
表26.メタサーフェスの製造技術。50
表27.導電性メタマテリアルと光学メタマテリアルの区別。50
表28.液晶ベースのRISの利点と限界。51
表29.MEMS ベースの RIS 技術の性能指標。53
表 30.さまざまな環境条件におけるRIS性能の比較。59
表 31.コスト分析。59
表 32.5G における再構成可能なインテリジェント表面の市場促進要因。61
表 33.カバレッジ強化の指標。62
表 34.エネルギー効率指標。62
表 35.コスト最適化指標。63
表 36.リコンフィギャラブル・インテリジェント・サーフェス(RIS)-5G におけるアプリケーション。64
表 37.RIS の動作フェーズ。64
表 38.RISの機能 65
表 39.RIS 5G プロトタイプ。66
表 40.5G ネットワーク要件。67
表 41.無線ネットワークにおける RIS アプリケーション。68
表 42.RIS 技術のネットワーク統合戦略 .69
表 43.既存のインフラとの統合.70
表 44.5G ネットワーク統合におけるパフォーマンス指標。70
表 45.経路損失モデル。71
表 46.チャネル推定技術。71
表 47.マルチユーザーシナリオ。71
表 48.プリコーディング技術。73
表 49.統合の課題と解決策。73
表 50.カバレッジ拡張の方法74
表 51.屋内カバレッジ・ソリューション。75
表 52.容量拡張。75
表 53.エネルギー効率77
表 54.消費電力分析78
表 55.高周波の課題81
表 56.mmWave 向け RIS ソリューション。81
表 57.性能分析。82
表 58.実施上の課題84
表59.RISの技術的課題。86
表 60.5G における RIS のハードウェア制限。86
表 61.標準化の課題。87
表 62.RIS 素材の応用。94
表63.RISの体積コスト。94
表64.RISの処方。94
表 65.適応ビームフォーミング技術。100
表 66.5G/6G ネットワークにおける RIS 採用の世界市場予測(2025~2035 年)、百万米ドル。105
表 67.都市環境モニタリングアプリケーション。107
表 68.スマート交通アプリケーション。107
表 69.エネルギー管理アプリケーション。108
表 70.スマートシティとIoTにおけるRIS導入の世界市場予測(2025~2035年)、百万米ドル。108
表71.産業用IoTアプリケーション。110
表72.産業用IoTアプリケーション。プロセス制御アプリケーション。111
表73.産業用IoTとインダストリー4.0アプリケーションにおける産業用 IoT とインダストリー 4.0 アプリケーションにおける RIS 採用の世界市場予測(2025~2035 年)、百万米ドル。112
表 74.ワイヤレスボディエリアネットワークの用途114
表 75.遠隔患者監視アプリケーション。114
表 76.ヘルスケア/医療におけるRIS導入の世界市場予測(2025~2035年)、百万米ドル。115
表77.自動車と輸送アプリケーション。116
表78.自動車・輸送用途自動車・運輸におけるRIS導入の世界市場予測(2025~2035年)、百万米ドル 117
表79.拡張現実と仮想現実アプリケーション。122
表 80.RISの世界市場規模、技術タイプ別、2025~2035年(百万米ドル)。124
表 81.RISの世界市場規模、市場別、2025年~2035年(百万米ドル)125
表82.RISの世界市場規模、地域別、2025年~2035年(百万米ドル)126
表83.衛星通信と宇宙通信におけるアプリケーション131
表84.RIS材料の種類と用途。131
表 85.量子RISコンセプト。132
表 86.生物学的および健康への影響。136
表 87.安全および電磁適合性規制。138
表88.データプライバシーとセキュリティに関する考慮事項。138
表89.環境への影響の比較:RISと従来の無線インフラとの比較。140
表 90.エネルギー効率の指標。140
表 91.RIS 技術のライフサイクル評価。140
表 92.電子廃棄物の管理とリサイクル。141
表 93.RIS 技術の持続可能な製造。142
表 94.スマートグリッドの統合。142
表 95.大規模 RIS 展開の環境影響。143
表 96.RIS導入における技術的課題。144
表 97.用語集。169
表98.略語一覧。170

図表一覧

図1.RISの典型的な使用例。RISは送信機から信号を受信し、受信機に焦点を合わせて再放射する。15
図2.基本的なRISの応用例:携帯電話ネットワークのカバレッジ拡大。20
図3.さまざまな無線システムの比較。21
図 4.典型的なRIS構造の概略図。22
図5.インテリジェントな反射と屈折。27
図6.RISのハードウェア・アーキテクチャ。36
図7.走査型電子顕微鏡(SEM)による複数のメタレンアンテナ形状の画像。48
図8.積志化学工業が開発した透明でフレキシブルなメタマテリアルフィルム。49
図9.PINダイオードを用いた3層構造の2ビットRISパネル。55
図10.NTTドコモの透過型RIS。66
図11.メタ・ナノウェブ66
図12.RISのミリ波通信。81
図13.5G 市場と技術ロードマップにおける RIS。91
図 14.主要性能指標における 5G と 6G の無線システムの比較。91
図 15.RISアシスト無線通信。93
図 16.RIS 対応の自給自足型ウルトラマッシブ 6G UM-MIMO 基地局設計。96
図 17.RISアシストセルフリーマッシブMIMOにおけるアクティブビームフォーミングとパッシブビームフォーミング。97
図 18.ルモーティブの先進ビームステアリングコンセプト。98
図 19.建物内での通信用RISの展開。103
図 20.RISによる屋外マクロ局カバレージの屋内拡張。104
図 21.5G/6G ネットワークにおける RIS 採用の世界市場予測(2025~2035 年)、百万米ドル。106
図 22.スマートシティとIoTにおけるRIS導入の世界市場予測(2025~2035年)、百万米ドル。109
図 23.RIS が支援する IoT 通信111
図 24.IoT アプリケーションにおける RIS 採用の世界市場予測(2025~2035 年)、百万米ドル。113
図 25.ヘルスケア/医療におけるRIS導入の世界市場予測(2025~2035年)、百万米ドル115
図 26.RIS支援V2V通信システム。117
図 27.RIS車両ネットワーク通信。117
図 28.自動車と運輸における RIS 採用の世界市場予測(2025~2035 年)、百万米ドル。118
図 29.RIS の PHY 層のセキュリティ問題スキーム。120
図 30.RISのUAV通信。121
図 31.スマートオフィスの部屋でのRIS VLC。122
図 32.RISの世界市場規模、技術タイプ別、2025~2035年(百万米ドル)。124
図 33.RISの世界市場規模、用途別、2025年~2035年(百万米ドル)125
図 34.RISの世界市場規模、地域別、2025年~2035年(百万米ドル)126
図 35.RIS 対応無線エッジコンピューティング130
図 36.Edgehog Advanced Technologies の全方位反射防止コーティング。149
図 37.FM/R技術。152
図38.メタブレードアンテナ。152
図39.MTennaフラットパネルアンテナ。155
図40.車両に取り付けられたKymeta u8アンテナ。156
図41.自律走行車用LIDARシステム。158
図42.光制御メタサーフェス・ビームステアリング・チップ。159
図43.メタボード・ワイヤレス充電器。160
図44.チップ上のメタサーフェスベースの光学部品。162
図45.NTTドコモ透明RIS。165
図46.ZTE のダイナミック・リコンフィギュラブル・インテリジェント・サーフェス 2.0 製品。168

 

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Summary

Reconfigurable Intelligent Surfaces (RIS), also known as Intelligent Reflecting Surfaces (IRS) or software-controlled metasurfaces, are artificial structures composed of a large number of small, passive elements that can be electronically controlled to manipulate electromagnetic waves. These surfaces can reflect, refract, absorb, or focus incoming signals in desired directions, effectively shaping the wireless propagation environment. Due to recent advances in metamaterials, Reconfigurable Intelligent Surface (RIS) has emerged as a promising technology for future 6G wireless communications. Benefiting from its high array gain, low cost, and low power consumption, RISs are expected to greatly enlarge signal coverage, improve system capacity, and increase energy efficiency.

RIS technology offers revolutionary capabilities in manipulating electromagnetic waves, enabling enhanced coverage, capacity, and energy efficiency in wireless networks. As 5G networks expand and 6G development accelerates, RIS is expected to play a crucial role in overcoming current limitations in wireless communications. Key applications span telecommunications, smart cities, Industrial IoT, healthcare, automotive, aerospace, and consumer electronics. The market is driven by increasing demand for high-speed, low-latency communications, growth in IoT adoption, and the need for energy-efficient wireless solutions. However, challenges include high initial costs, technical complexities in large-scale deployment, and standardization issues.

Report contents include:

  • Market Size and Growth Projections: Detailed forecasts of the RIS market size and growth rate from 2025 to 2035, segmented by technology type, application, and geography.
  • Technology Deep Dive: Comprehensive analysis of various RIS technologies, including metasurfaces, liquid crystal-based RIS, MEMS-based RIS, and emerging approaches.
  • Analysis of Transparent and Non-Transparent Reflectors.
  • Application Landscape: Exploration of key application areas such as 5G/6G networks, IoT, smart cities, autonomous vehicles, and aerospace communications.
  • Competitive Landscape: Profiles of leading companies and emerging players in the RIS space, including their technologies, strategies, and market positioning. Companies profiled include Alcan Systems, Alphacore Inc., Edgehog Advanced Technologies, Evolv Technologies Inc., Fractal Antenna Systems Inc., Greenerwave, Huawei, Kymeta Corporation, Leadoptik Inc., Lumotive, META, Metaboards Limited, Metawave Corporation, Nokia, NTT DOCOMO, Pivotal Commware Inc., SK Telecom, Teraview Limited, and ZTE Corporation.
  • Future Outlook: Assessment of emerging trends, potential disruptions, and long-term prospects for RIS technology.
  • Developments in RIS technology, including:
    • Integration with AI and machine learning for adaptive control
    • Quantum RIS concepts pushing the boundaries of performance
    • Self-configuring and self-healing RIS for enhanced reliability
    • Holographic radio and terahertz communications enabled by RIS
  • Market Drivers and Opportunities
  • Challenges and Market Dynamics
  • Technology Benchmarking and Performance Analysis
  • Comprehensive comparison of different RIS technologies.
  • Integration with Wireless Communication Systems.
  • Environmental and Sustainability Considerations.
  • Standardization and Regulatory Landscape.


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Table of Contents

1 EXECUTIVE SUMMARY 15

1.1 Overview of Reconfigurable Intelligent Surfaces (RIS) 15
1.2 Key Market Drivers and Challenges 16
1.3 Technology and Market Trends 16
1.4 Metamaterials key to RIS 17
1.5 Market Size and Growth Projections 18
1.6 Competitive Landscape Overview 18
1.7 Future Outlook and Opportunities 19


2 INTRODUCTION 20

2.1 Technology overview 20
2.1.1 Key features and functionality 23
2.1.2 Frequencies 24
2.1.3 Physics of Electromagnetic Wave Manipulation 26
2.1.3.1 Reflection 27
2.1.3.2 Refraction 28
2.1.3.3 Diffraction 28
2.1.3.4 Absorption 28
2.1.4 RIS Operating Principles 29
2.1.4.1 Passive RIS 30
2.1.4.2 Active RIS 30
2.1.4.3 Hybrid RIS 31
2.1.5 Key Performance Parameters 31
2.1.5.1 Reflection Coefficient 31
2.1.5.2 Phase Shift Range 31
2.1.5.3 Bandwidth 32
2.1.5.4 Power Consumption 32
2.1.5.5 Reconfiguration Speed 33
2.1.6 Design Considerations for RIS 33
2.1.6.1 Surface Element Design 33
2.1.6.2 Array Configuration 34
2.1.6.3 Control Mechanisms 34
2.1.6.4 Integration with Existing Infrastructure 35
2.2 System Architecture 35
2.3 Importance in Modern Wireless Communications 36
2.4 Advantages Over Traditional Wireless Technologies 37
2.5 Current Limitations and Challenges 39
2.6 Comparison with Other Smart Electromagnetic (EM) Devices 42


3 RIS TECHNOLOGIES 43

3.1 Transparent vs. Non-Transparent Reflectors 43
3.1.1 Transparent Reflectors 44
3.1.2 Non-Transparent Reflectors 45
3.1.3 By company 45
3.2 Metasurfaces 46
3.2.1 Principles of Metasurfaces 46
3.2.2 Types of Metasurfaces 47
3.2.2.1 Meta-Lens 48
3.2.2.2 Metasurface holograms 48
3.2.2.3 Flexible metasurfaces 49
3.2.3 Fabrication Techniques 49
3.2.4 Characteristics 50
3.3 Liquid Crystal-based RIS 50
3.3.1 Operating Principles 50
3.3.2 Advantages and Limitations 51
3.4 MEMS-based RIS 52
3.4.1 MEMS Technology Overview 52
3.4.2 Design and Fabrication 52
3.4.3 Performance Metrics 53
3.5 Varactor Diode-based RIS 53
3.5.1 Overview 53
3.6 PIN Diode-based RIS 54
3.6.1 Overview 54
3.7 Other Materials 56
3.7.1 Ferroelectric materials 56
3.7.2 Phase Change Materials 57
3.7.3 Graphene 58
3.8 Comparison of RIS Technologies 59
3.8.1 Performance Metrics 59
3.8.2 Cost Analysis 59
3.8.3 Scalability and Manufacturing Considerations 59


4 RIS IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS 61

4.1 5G 61
4.1.1 Overview 61
4.1.2 Market drivers 61
4.1.2.1 Coverage Enhancement Needs 62
4.1.2.2 Energy Efficiency Requirements 62
4.1.2.3 Capacity Improvement Demands 63
4.1.2.4 Cost Optimization Goals 63
4.1.3 Applications 64
4.1.4 RIS operation phases 64
4.1.5 Functionalities of RIS 65
4.1.6 RIS prototypes 65
4.1.7 5G Network Requirements 67
4.1.8 RIS Role in 5G Infrastructure 68
4.1.9 Integration with 5G Networks 68
4.1.9.1 Network Integration Strategies 69
4.1.9.2 Channel Modeling 71
4.1.9.3 Signal Processing 72
4.1.9.4 Integration Challenges and Solutions 73
4.1.10 Performance Enhancement 74
4.1.10.1 Coverage Optimization 74
4.1.10.2 Capacity Enhancement 75
4.1.10.3 Energy Efficiency 77
4.1.11 Advanced Applications 80
4.1.11.1 mmWave Communications 80
4.1.11.2 Massive MIMO Systems 82
4.1.11.3 IoT Applications 84
4.1.12 Implementation Challenges 86
4.1.12.1 Technical Challenges 86
4.1.12.2 Standardization 87
4.1.13 Future Directions 89
4.1.13.1 Hardware Advancements 89
4.1.13.2 Control Systems 89
4.1.13.3 Integration Capabilities 90
4.1.13.4 Performance Enhancement 90
4.1.14 Market and technology roadmap 90
4.2 6G and Beyond 91
4.2.1 6G Reconfigurable intelligent surfaces and metamaterials opportunities 91
4.2.2 RIS materials applications 94
4.2.3 RIS costs in volume 94
4.2.4 RIS formulations 94
4.2.5 RIS in Terahertz Communications 95
4.2.6 Holographic Radio 95
4.2.7 Intelligent Reflecting Surfaces for Satellite Communications 95
4.3 MIMO Systems and RIS 96
4.3.1 RIS-assisted MIMO 96
4.3.2 RIS-based Massive MIMO 97
4.3.3 Performance Enhancements and Challenges 98
4.4 Beamforming and RIS 98
4.4.1 Passive Beamforming 99
4.4.2 Hybrid Beamforming with RIS 99
4.4.3 Adaptive Beamforming Techniques 100
4.5 Energy Efficiency in Wireless Networks 100
4.5.1 RIS for Green Communications 101
4.5.2 Energy Harvesting with RIS 101


5 MARKETS AND APPLICATIONS 103

5.1 Telecommunications 103
5.1.1 Coverage Enhancement 104
5.1.2 Capacity Improvement 104
5.1.3 Interference Mitigation 105
5.1.4 Market forecast 105
5.2 Smart Cities and IoT 106
5.2.1 Urban Environment Monitoring 107
5.2.2 Smart Transportation Systems 107
5.2.3 Energy Management in Buildings 108
5.2.4 Market forecast 108
5.3 Industrial IoT and Industry 4.0 110
5.3.1 Factory Automation 110
5.3.2 Warehouse Management 110
5.3.3 Process Control and Monitoring 111
5.3.4 Market forecast 112
5.4 Healthcare and Medical Applications 114
5.4.1 Wireless Body Area Networks 114
5.4.2 Remote Patient Monitoring 114
5.4.3 Medical Imaging Enhancement 115
5.4.4 Market forecast 115
5.5 Automotive and Transportation 116
5.5.1 Vehicle-to-Everything (V2X) Communications 116
5.5.2 Autonomous Vehicles 117
5.5.3 Intelligent Transportation Systems 117
5.5.4 Market forecast (IoT) 117
5.6 Aerospace and Defense 119
5.6.1 Radar Systems Enhancement 119
5.6.2 Secure Communications 119
5.6.3 Stealth Technology 120
5.6.4 UAVs 121
5.7 Smart Home and Consumer Electronics 121
5.7.1 In-home Wireless Coverage Optimization 122
5.7.2 Device-to-Device Communications 122
5.7.3 Augmented and Virtual Reality Applications 122


6 MARKET ANALYSIS AND TRENDS 124

6.1 Global Market Size and Growth Projections 124
6.1.1 Market Segmentation by Technology 124
6.1.2 Market Segmentation by Market 125
6.1.3 Market Segmentation by Geography 126
6.2 Key Market Drivers 127
6.2.1 Increasing Demand for High-Speed, Low-Latency Communications 127
6.2.2 Growth in IoT and Smart Device Adoption 127
6.2.3 Advancements in 5G and 6G Technologies 127
6.2.4 Need for Energy-Efficient Wireless Solutions 127
6.2.5 Other drivers 127
6.3 Market Challenges and Barriers 128
6.3.1 High Initial Implementation Costs 128
6.3.2 Technical Complexities in Large-Scale Deployment 128
6.3.3 Standardization and Interoperability Issues 128
6.3.4 Regulatory and Compliance Challenges 129
6.3.5 Other challenges and barriers 129
6.4 Emerging Market Opportunities 130
6.4.1 Integration with Edge Computing 130
6.4.2 RIS for Satellite and Space Communications 131
6.4.3 Advanced Materials for RIS 131
6.4.4 AI and Machine Learning Integration 131
6.4.5 Quantum RIS Concepts 132
6.4.6 Cognitive RIS 132
6.4.7 Self-configuring and Self-healing RIS 133
6.4.8 Integration with Blockchain for Secure Communications 133
6.5 Future Outlook 134
6.5.1 RIS in 6G and Beyond 134
6.5.2 Holographic Communications 134
6.5.3 Space-based RIS Networks 134
6.5.4 AI and Machine Learning in RIS Control 134
6.5.5 RIS for Terahertz and Optical Wireless Communications 135
6.5.6 Biological and Health Implications of Large-Scale RIS Deployment 135


7 STANDARDIZATION AND REGULATORY ENVIRONMENT 137

7.1 Current Standards Related to RIS 137
7.1.1 IEEE Standards 137
7.1.2 3GPP Specifications 137
7.1.3 ETSI Standards 137
7.2 Spectrum Allocation and Management 138
7.2.1 Safety and Electromagnetic Compatibility Regulations 138
7.2.2 Data Privacy and Security Considerations 138


8 ENVIRONMENTAL AND SUSTAINABILITY CONSIDERATIONS 140

8.1 Energy Efficiency of RIS-enabled Networks 140
8.2 Life Cycle Assessment of RIS Technologies 140
8.3 E-waste Management and Recycling 141
8.4 Sustainable Manufacturing Practices 141
8.5 RIS Role in Smart Grid and Energy Management 142
8.6 Environmental Impact of Large-Scale RIS Deployment 142


9 CHALLENGES AND LIMITATIONS 144

9.1 Technical Challenges in RIS Implementation 144
9.2 Scaling Up Production and Cost Reduction 144
9.3 Integration with Existing Infrastructure 145
9.4 Performance in Complex Environments 146
9.5 Security and Privacy Concerns 146


10 COMPANY PROFILES 148 (20 company profiles)


11 APPENDICES 169

11.1 Glossary of Terms 169
11.2 List of Abbreviations 170
11.3 Research Methodology 171


12 REFERENCES 172

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List of Tables/Graphs

List of Tables

Table 1. Key Market Drivers and Challenges in RIS. 16
Table 2. Reconfigurable Intelligent Surfaces (RIS) Technology and Market Trends 17
Table 3. Future Outlook and Opportunities in RIS. 19
Table 4. Overview of different RIS types. 22
Table 5. RIS operation phases. 23
Table 6. RIS Hardware. 24
Table 7. Comparison of different RIS techniques. 24
Table 8. RIS functionalities. 25
Table 9. Challenges for fully functionalized RIS environments. 25
Table 10. Comparison of Reflection Coefficient Across Different RIS Technologies. 28
Table 11. Benchmarking of Reconfigurable Intelligent Surfaces (RIS) types. 29
Table 12. Comparison of Key Performance Metrics for Different RIS Technologies. 31
Table 13.Comparison of Phase Shift Range Across Different RIS Technologies. 32
Table 14. Bandwidth and Frequency Ranges for Various RIS Technologies. 32
Table 15. Power Consumption Comparison of RIS Technologies. 32
Table 16. Energy Efficiency Comparison: RIS-enabled vs. Traditional Wireless Networks. 33
Table 17. Reconfiguration Speed Comparison Across Different RIS Types. 33
Table 18. Integration Considerations. 35
Table 19. Advantages Over Traditional Wireless Technologies. 38
Table 20. Current Limitations and Challenges. 39
Table 21. RIS vs Other Smart Electromagnetic (EM) Devices. 42
Table 22. Types of RIS by transparency. 43
Table 23. Comparative Analysis of Transparent vs. Non-Transparent Reflectors in RIS. 44
Table 24. Transparency/Non-Transparency Categorization by company 45
Table 25.Types of Metasurfaces. 47
Table 26. Metasurface fabrication techniques. 50
Table 27. Distinguishing between conductive and optical metamaterials. 50
Table 28. Advantages and Limitations of Liquid Crystal-based RIS. 51
Table 29. MEMS-based RIS Technology Performance Metrics. 53
Table 30. Comparison of RIS Performance in Different Environmental Conditions. 59
Table 31. Cost Analysis. 59
Table 32. Market drivers for reconfigurable intelligent surfaces in 5G. 61
Table 33. Coverage Enhancement Metrics. 62
Table 34. Energy Efficiency Metrics. 62
Table 35. Cost Optimization Metrics. 63
Table 36. Reconfigurable intelligent surface (RIS) - applications in 5G. 64
Table 37. RIS operation phases. 64
Table 38. Functionalities of RIS 65
Table 39. RIS 5G Prototypes. 66
Table 40. 5G Network Requirements. 67
Table 41. RIS applications in wireless networks. 68
Table 42. Network integration strategies for RIS technology . 69
Table 43. Integration with Existing Infrastructure. 70
Table 44. Performance Metrics in 5G Network Integration. 70
Table 45. Path Loss Models. 71
Table 46. Channel Estimation Techniques. 71
Table 47. Multi-user Scenarios. 71
Table 48. Precoding Techniques. 73
Table 49. Integration Challenges and Solutions. 73
Table 50. Coverage Extension Methods. 74
Table 51. Indoor Coverage Solutions. 75
Table 52. Capacity Enhancement. 75
Table 53. Energy Efficiency. 77
Table 54. Power Consumption Analysis. 78
Table 55. High-Frequency Challenges. 81
Table 56. RIS Solutions for mmWave. 81
Table 57. Performance Analysis. 82
Table 58. Implementation Challenges. 84
Table 59. Technical Challenges for RIS. 86
Table 60. Hardware Limitations for RIS in 5G. 86
Table 61. Standardization Challenges. 87
Table 62. RIS Materials Applications. 94
Table 63. RIS costs in volume. 94
Table 64. RIS formulations. 94
Table 65. Adaptive Beamforming Techniques. 100
Table 66. Global market forecast for RIS Adoption in 5G/6G Networks (2025-2035), Millions USD. 105
Table 67. Urban Environment Monitoring Applications. 107
Table 68. Smart Transportation Applications. 107
Table 69. Energy Management Applications. 108
Table 70. Global market forecast for RIS Adoption in Smart Cities and IoT (2025-2035), Millions USD. 108
Table 71.Industrial IoT Applications. 110
Table 72. Process Control Applications. 111
Table 73. Global market forecast for RIS Adoption in Industrial IoT and Industry 4.0 Applications (2025-2035), Millions USD. 112
Table 74. Wireless Body Area Networks Applications. 114
Table 75. Remote Patient Monitoring Applications. 114
Table 76. Global Market Forecast for RIS Adoption in Healthcare/Medical (2025-2035), Millions USD. 115
Table 77.Automotive and Transportation Applications. 116
Table 78. Global market forecast for RIS Adoption in Automotive and Transportation (2025-2035), Millions USD 117
Table 79. Augmented and Virtual Reality Applications. 122
Table 80. Global RIS Market Size, by Technology Type, 2025-2035 (USD Million). 124
Table 81. Global RIS Market Size, by market, 2025-2035 (USD Million). 125
Table 82. Global RIS Market Size, by Region, 2025-2035 (USD Million). 126
Table 83. Applications in Satellite and Space Communications. 131
Table 84.RIS Material Types and Applications. 131
Table 85. Quantum RIS Concepts. 132
Table 86. Biological and Health Implications. 136
Table 87. Safety and Electromagnetic Compatibility Regulations. 138
Table 88. Data Privacy and Security Considerations. 138
Table 89. Environmental Impact Comparison: RIS vs. Traditional Wireless Infrastructure. 140
Table 90. Energy Efficiency Metrics. 140
Table 91. Life Cycle Assessment of RIS Technologies. 140
Table 92. E-waste Management and Recycling. 141
Table 93. Sustainable Manufacturing for RIS Technology. 142
Table 94. Smart Grid Integration. 142
Table 95. Environmental Impact of Large-Scale RIS Deployment. 143
Table 96. Technical Challenges in RIS Implementation. 144
Table 97. Glossary of Terms. 169
Table 98. List of Abbreviations. 170

List of Figures

Figure 1. A typical use case of an RIS, where it receives a signal from the transmitter and re-radiates it focused on the receiver. 15
Figure 2. Basic RIS application: coverage extension in a cellular network. 20
Figure 3. Comparison of different wireless systems. 21
Figure 4. Schematic Diagram of a Typical RIS Structure. 22
Figure 5. Intelligent reflection and refraction. 27
Figure 6. Hardware architecture of RIS. 36
Figure 7. Scanning electron microscope (SEM) images of several metalens antenna forms. 48
Figure 8. Transparent and flexible metamaterial film developed by Sekishi Chemical. 49
Figure 9. The structure of a three-layered PIN diode based 2-bit RIS panel. 55
Figure 10. NTT DOCOMO transparent RIS. 66
Figure 11. Meta Nanoweb® . 66
Figure 12. RIS mmWave communication. 81
Figure 13. RIS in 5G Market and technology roadmap. 91
Figure 14. Comparison between 5G and 6G wireless systems in terms of key-performance indicators. 91
Figure 15. RIS-assisted wireless communication. 93
Figure 16. RIS-enabled, self-sufficient ultra-massive 6G UM-MIMO base station design. 96
Figure 17. Active and passive beamforming in RIS-assisted cell-free massive MIMO. 97
Figure 18. Lumotive advanced beam steering concept. 98
Figure 19. Deployment of RIS in a building for communication. 103
Figure 20. RIS-assisted indoor enhancement of outdoor macro station coverage. 104
Figure 21. Global market forecast for RIS Adoption in 5G/6G Networks (2025-2035), Millions USD. 106
Figure 22. Global market forecast for RIS Adoption in Smart Cities and IoT (2025-2035), Millions USD. 109
Figure 23. RIS-aided IoT communication. 111
Figure 24. Global market forecast for RIS Adoption in IoT Applications (2025-2035), Millions USD. 113
Figure 25. Global Market Forecast for RIS Adoption in Healthcare/Medical (2025-2035), Millions USD. 115
Figure 26. RIS-assisted V2V communication system. 117
Figure 27. RIS vehicle network communication. 117
Figure 28. Global market forecast for RIS Adoption in Automotive and Transportation (2025-2035), Millions USD. 118
Figure 29. PHY-Layer security issue scheme of RIS. 120
Figure 30. RIS UAV communication. 121
Figure 31. RIS VLC in a smart office room. 122
Figure 32. Global RIS Market Size, by Technology Type, 2025-2035 (USD Million). 124
Figure 33. Global RIS Market Size, by Application, 2025-2035 (USD Million). 125
Figure 34. Global RIS Market Size, by Region, 2025-2035 (USD Million). 126
Figure 35. RIS-enabled wireless edge computing. 130
Figure 36. Edgehog Advanced Technologies Omnidirectional anti-reflective coating. 149
Figure 37. FM/R technology. 152
Figure 38. Metablade antenna. 152
Figure 39. MTenna flat panel antenna. 155
Figure 40. Kymeta u8 antenna installed on a vehicle. 156
Figure 41. LIDAR system for autonomous vehicles. 158
Figure 42. Light-control metasurface beam-steering chips. 159
Figure 43. Metaboard wireless charger. 160
Figure 44. Metalenz metasurface-based optics on a chip. 162
Figure 45. NTT DOCOMO transparent RIS. 165
Figure 46. ZTE dynamic reconfigurable intelligent surface 2.0 product. 168

 

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2025/04/07 10:26

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