"Integration of 5G Technologies and the Internet of Things for Smart City Development: A Case Study of Tabriz Metropolis"

Document Type : Research Paper

Authors

1 PhD Candidate in Geography and Urban Planning, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran.

2 Assistant Professor, Department of Geography and Urban Planning, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran.

3 Associate Professor, Department of Geography and Urban Planning, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran.

10.22034/gp.2025.65606.3358

Abstract

Smart cities have emerged as a novel approach to improving urban quality of life, optimizing resource management and public services, and enhancing economic productivity. In this context, the integration of 5G technology and the Internet of Things (IoT) can play a pivotal role in accelerating digital transformation and developing smart infrastructure. This article evaluates and analyzes various criteria related to urban infrastructure and services, focusing on how these technologies can be utilized for the development of a smart city, with a particular emphasis on the city of Tabriz.

To collect data, a variety of methods were employed, including a review of diverse literature, surveys of citizens, field observations, and collaboration with local authorities. For this purpose, multi-criteria decision-making methods such as Shannon Entropy and ELECTRE were utilized. The research findings indicated that Zones 5 and 8 were identified as the best options, with a dominance score of 8, while Zones 1 and 7 showed no dominance and require improvements in infrastructure and services.

Furthermore, the integration of 5G and IoT technologies can contribute to enhancing the quality of urban services, reducing pollution, and increasing citizen satisfaction. The results obtained can serve as a foundation for planning and policymaking aimed at the development of a smart city in Tabriz, assisting decision-makers in identifying the strengths and weaknesses of urban infrastructure.

Keywords

Main Subjects

Full Text

شهرهای هوشمند به عنوان راهکاری نوین برای بهبود کیفیت زندگی شهری، مدیریت بهینه منابع و خدمات عمومی، و ارتقای بهره‌وری اقتصادی مطرح شده‌اند. در این راستا،یکپارچگی فناوری‌های نسل پنجم (5G) و اینترنت اشیاء (IoT) می‌تواند نقش کلیدی در تسریع تحول دیجیتال و توسعه زیرساخت‌های هوشمند ایفا کند. مقاله حاضر با ارزیابی و تحلیل معیارهای مختلف مرتبط با زیرساخت‌ها و خدمات شهری به بررسی چگونگی استفاده از این فناوری‌ها برای توسعه شهر هوشمند با تمرکز بر شهر تبریز پرداخته است. برای جمع‌آوری داده‌ها، از روش‌های متنوعی استفاده شده است که شامل مطالعه منابع مختلف، نظرسنجی از خبرگان و شهروندان مطلع رشد هوشمند و مدیریت شهری هوشمند که می توانستند اطلاعات با ارزشی را در اختیار پژوهشگر قرار دهند و طراحی و توزیع پرسشنامه‌ای به منظور جمع‌آوری نظرات و تجربیات خبرگان و شهروندان در مورد زیرساخت‌ها و خدمات شهری و همکاری با نهادهای محلی: برقراری ارتباط با نهادهای دولتی و خصوصی مرتبط با مدیریت شهری و جمع‌آوری اطلاعات از آن‌ها )شرکت توزیع برق تبریز، سازمان آب و هوا شناسی،معاونت حمل و نقل و ترافیک شهرداری تبریز، سازمان مدیریت و مهندسی شبکه حمل و نقل شهرداری تبریز) وب سایت‌ها (aqicniirg,speetest.net,Itproportl, lot iran و سامانه آنلاین ucheck) می‌باشد. برای رتبه‌بندی گزینه‌ها (مناطق شهر تبریز) از روش‌های تصمیم‌گیری چندمعیاره آنتروپی شانون و الکتره استفاده شده است. نتایج تحقیق نشان داد که مناطق 5 و 8 با 8 چیرگی به عنوان بهترین گزینه‌ها شناسایی شدند، در حالی که مناطق 1 و 7 هیچ چیرگی نداشتند و نیاز به بهبود زیرساخت‌ها و خدمات دارند. نتایج به دست آمده می‌تواند به عنوان مبنایی برای برنامه‌ریزی و سیاست‌گذاری در راستای توسعه شهر هوشمند تبریز مورد استفاده قرار گیرد و به تصمیم‌گیرندگان در شناسایی نقاط قوت و ضعف زیرساخت‌های شهری یاری رساند.

References

اسمعیلی، اکبر؛ قربانی، رسول و محمودزاده، حسن (1403). تحلیلی بر چالش‌ها و موانع حمل و نقل شهری هوشمند در کلانشهر تبریز بر بستر اینترنت اشیاء، فصلنامه برنامه‌ریزی توسعه ‌شهری و‌ منطقه ای، 9(31)، 185 -219.
اسماعیل‌زاده، حسن (1396). تحلیل ارتباط هوشمندسازی و پایداری در فضای شهری، مطالعه موردی: منطقه 6 تهران، نشریه علمی جغرافیا و برنامه‌ریزی، 23(68)، 1-21.
پوراحمد، احمد؛ شیخی، عبدالله و شریف‌زاده اقدم، ابراهیم (1396). «ارزیابی میزان فاصله محله‌های بافت فرسوده پیرانشهر از سطح پایداری»، فصلنامه شهر پایدار، انجمن جغرافیا و برنامه‌ریزی شهری ایران، 2(4)،131-162.
توفیقی سردرودی اصل، پریا؛ کرمی، فریبا و قنبری، ابوالفضل (1402). بررسی نقش گوشی هوشمند در شکل‌گیری تصویر مقصد از منظر شهروندان کلانشهر تبریز، نشریه علمی جغرافیا و برنامه‌ریزی، 27(83 )، 39-48.  
خلیلی، علی، سروش، علیرضا (1400). «بررسی کاربرد اینترنت اشیاء در بهینه‌سازی مصرف انرژی شهری»، فصلنامه انرژی و محیط زیست، 17(3)، 45-60.
رضائی، ناهیده؛ حق‌پرست، فرزین و محمدزاده، رحمت (1402). «امکان سنجی هوشمند سازی بازار سنتی تبریز»، نشریه فضای شهری و حیات اجتماعی، 2(6)،1-18.
شیرویه پور، شهریار؛ مرتضوی، سیدمرتضی و بیات، روح‌الله ( 1402). «ارایه مدل عوامل مؤثر بر توسعه آینده شهرهای هوشمند پایدار با تأکید بر مدیریت بهینه انرژی»، اقتصاد و برنامه‌ریزی شهری، 4(4)، 116-129.
شیدایی، فرهاد و حیدری، عباس (1400). ارائه مدل مکان محور و داده بنیاد در مدیریت و توسعه شهرهای الکترونیکی کشور: مطالعه موردی شهر تبریز، نشریه علمی جغرافیا و برنامه‌ریزی، 25(78)، 244-264.
صادقی، محمود و نیکوکار، غلامحسین (1398). «بررسی کاربرد اینترنت اشیاء در مدیریت منابع انرژی شهرهای هوشمند». پژوهش‌های مدیریت منابع انرژی، 12(2)،81-94.
فسنقری، مهدی و عصاریان، محمد (1402)، «شناسایی و اولویت‌بندی کاربردهای نسل پنجم اینترنت G5در تولید هوشمند»، مطالعات مدیریت کسب و کار هوشمند، 12(45)، 203-231.
 موسوی، سید و همکاران (1403). «نقش فناوریG5 در بهبود زیرساخت‌های شهری فناوری اطلاعات و ارتباطات»، 8(2)، 23-35.
میرسپاسی، نیلوفر (1400). «تحلیل تأثیر حمل و نقل هوشمند در حوزه اینترنت اشیاء بر بهبود شاخص های ملی توسعه پایدار»، فصلنامه علمی جاده، 3(108)، 143-160.
موسوی داویجانی، مریم (1399). «نقش اینترنت اشیاء در تو سعه شهرهای هو شمند، کاربردهای نوآورانه، فرصت‌ها و چالش‌ها»، کنفرانس بین‌المللی پژوهش‌های کاربردی در کامپیوتر، برق و فناوری اطلاعات.
مرکز آمار ایران، (1395).
محمدی، ناصر؛ مجتبی‌زاده خانقاهی، حسین و توکلان، علی (1400). امکان سنجی اجرای الگوهای نوین برنامه‌ریزی شهری با تأکید بر حکمروایی شهری )مطالعة موردی : شهر گرمدره، استان البرز)، فصلنامه جغرافیایی سرزمین، 18(69)، 103-123.
نادری، فتح‌الله؛ ناصری، بهروز؛ خان محمدیان، یاسم؛ سلامت، عماد و کوشا، محمدتقی (1401). اولویت بندی خطر سیل در حوضه آبخیز گنجوان استان ایلام با استفاده از مدل الکتره، جغرافیا و مخاطرات محیطی، 11(43)، 21-1.
Alqahtani, H., Niranjan, L., Parthasarathy, P., & Mubarakali, A. (2023). Modified power line system-based energy efficient routing protocol to improve network life time in G5 networks. Computers and Electrical Engineering. https://doi.org/10/1016/j.compel­eceng.
Alavi, A. H., Jiao, P., Buttlar, W. G., & Lajnef, N. (2018). Internet of Things-enabled smart cities: Stateof-the-art and future trends. Measurement, 129, 589-606. https://doi.org/10/1016/­j.measurement.
Al-Fuqaha, A., Guizani, M., Mohammadi, M., & Aledhari, M. (2015). “Internet of Things: A Survey on Enabling Technologies, Protocols, and Applications.” IEEE Communications Surveys & Tutorials, 17(4), 2347-2376. https://doi.org/10.1109/COMST.2015.92444095
Atzori, L., Iera, A., & Morabito, G. (2010). The Internet of Things: A survey. Computer Networks, 54(15), 2787-2805. https://doi.org/10.1016/j.comnet.2010.05.010
Dameri, Renata Paola , and Camille Rosenthal-Sabroux.)2017(. Smart City: How to Create Public and Economic Value with High Technology in Urban Space. Springer Publishing Company.
Esmaili, Akbar, Ghorbani, Rasoul, Mahmoudzadeh, Hassan (2024). An analysis of the challenges and obstacles of smart urban transportation in Tabriz metropolis based on the Internet of Things, Quarterly Journal of Urban and Regional Development Planning, 9(31), 185-219. https://doi.org/10.22054/urdp.2024.78634.1623 ]In Persian[
Esmaeil Zadeh, Hassan (2017). Analysis of the relationship between smartization and sustainability in urban space, case study: District 6 of Tehran, Scientific Journal of Geography and Planning, 23(68), 1-21. https://sid.ir/paper/fa/360784. [In Persian]
Eastman, R., Jin, W., Kyem, P. A., Toledano, J., (1995) “Raster procedures for MultiCriteria/ Multi-Objective Decisions”, Journal of Photogrammetric Engineering & Remote Sensing. 61(5), 539- 547.
Fasnaghri, Mehdi, Assarian, Mohammad (2023), “Identification and prioritization of applications of the fifth generation of the Internet (G5) in smart production”, Smart Business Management Studies, 12(45), 231-203. https://doi.org/10.22054/ims.2023.­68353.2179. ]In Persian[
Giffinger, R., Fertner, C., Kramar, H., Kalasek, R., & Pichler-Milanović, N. (2007). Smart citiesRanking of European medium-sized cities. Vienna University of Technology.
Gubbi, J., Buyya, R., Marusic, S., & Palaniswami, M. (2013). “Internet of Things (IoT): A vision, architectural elements, and future directions.” Future Generation Computer Systems, 29(7), 1645-1660. http://dx.doi.org/10.1016/j.future.2013.01.010
He, D., & Zeadally, S. (2015). An analysis of RFID authentication schemes for internet of things in healthcare environment using elliptic curve cryptography. IEEE internet of things journal, 2(1), 72-83. https://doi.org/10/1109/JIOT.
He, W., Yan, G., & Da Xu, L. (2014). Developing vehicular data cloud services in the IoT environment. IEEE transactions on industrial informatics, 10(2), 1587-1595.
Harrison, C., Eckman, B., Hamilton, R., & Hartswick, P. (2010). “Sensing City: From Smart City to Smart Cities.” Journal of Urban Technology, 18(2), 17-38.
Hassanein, H. S., & Hammad, M. (2019). The role of IoT in smart cities. Springer Handbook of Smart Antennas for Wireless Communications, 1109-1133.
Hollands, R. G. (2008). Will the real smart city please stand up? City, 12(3), 303-320.
https://rskala.com.
https//:www.speedcheck.ir.
https://iotiran.com.
https//:ucheck.ir.
https://traffic.tabriz.ir.
https://www.itu.int.
https://aqicn.org
https://toztab.ir.
https://www.gsma.com.
Rathore, M. M., Ahmad, A., Paul, A., & Rho, S. (2016). Urban planning and building smart cities based on the internet of things using big data analytics. Computer networks, 101, 63-80. https://doi.org//101610/j.comnet.
Perera, C., Zaslavsky, A., Christen, P., & Georgakopoulos, D. (2014). Sensing as a service model for smart cities supported by internet of things. Transactions on emerging telecommunications technologies, 25(1), 81-93. https://doi.org/10/1002/ett.2704.
Kumar, N., & Liu, J. (2020). IoT-based smart city solutions: A survey. Journal of Network and Computer Applications, 162, 102617.
Khalili, Ali, Soroush, Alireza (2021). “Investigation of the application of the Internet of Things in optimizing urban energy consumption”, Quarterly Journal of Energy and Environment, 17(3), 60-45. [In Persian]
Lee, J., & Kim, S. (2023). The Role of G5 in Smart City Development: Opportunities and Challenges. Telecommunications Policy, 47(2), 102-115.
Li, X., & Zhang, S. (2021). The Impact of G5 on IoT: Opportunities and Challenges. International Journal of Advanced Wireless Communications.
Lee, K. C., & Kim, H. K. (2019). “G5 technology for smart cities: Overview, challenges, and opportunities.” Wireless Communications and Mobile Computing, 2019, 1-12.
Mohammadi, A., Rahimi, M., & Farahani, R. (2023). Case Study of Smart City Initiatives in Tabriz: Challenges and Opportunities. Urban Studies, 60(4), 789-805. [In Persian]
Mousavi, Seyed et al. (2024) “The Role of 5G Technology in Improving Urban Infrastructures of Information and Communication Technology”, 8(2), 35-33. [In Persian]
Mirsapasi, Niloufar (2021). “Analysis of the impact of smart transportation in the field of Internet of Things on improving national sustainable development indicators”, Road Scientific Quarterly, 3(108), 143-160. SID. https://sid.ir/paper1052515/fa.160. [In Persian]
Mousavi Davijani, Maryam (2020). “The role of the Internet of Things in the development of smart cities, innovative applications, opportunities and challenges”, International Conference on Applied Research in Computer, Electrical and Information Technology. [In Persian]
Mohammadi, Naser, Mojtaba Zadeh Khanghahi, Hossein, Tavaklan, Ali (2021). Feasibility study of implementing new urban planning models with emphasis on urban governance (Case study: Garmdareh city, Alborz province), Geographical Quarterly of the Land, 18(69), 123-103. [In Persian]
Naderi, Fathollah, Naseri, Behrouz, Khan Mohammadian, Yasem, Salamat, Emad, Koosha, Mohammad Taghi, (2022). Prioritizing flood risk in the Ganjvan watershed of Ilam province using the Electra model, Geography and Environmental Hazards, 11(43), 1-21. https://doi.org/10.22067/geoeh.2022.73531.1131. [In Persian]
Patel, R., Sharma, A., & Desai, K. (2023). Internet of Things in Smart Cities: Applications and Future Directions. International Journal of Information Management, 63, 102-110.
Pourahmad, Ahmad; Sheikhi, Abdullah; Sharifzadeh Aghdam, Ebrahim (2017). “Evaluating the distance of the dilapidated neighborhoods of Piranshahr from the level of sustainability”, Sustainable City Quarterly, Iranian Society of Geography and Urban Planning, 2(4), 162-131. [In Persian]
Rezaei, Nahideh, Haghparast, Farzin, Mohammadzadeh, Rahmat (2023). “Feasibility study of smartening the traditional market of Tabriz”, Journal of Urban Space and Social Life, 2(6), 1-18. https://doi.org/10.22034/jprd.2023.57396.1054. [In Persian].
Shiroviyehpour, Shahryar, Mortazavi, Seyed Mortaz, Bayat, Ruhollah (2023). “Presenting a model of factors affecting the future development of sustainable smart cities with an emphasis on optimal energy management”, Economics and Urban Planning, 4(4), 129-116. https://doi.org/10.22034/­uep.­2024.423160.1424 [In Persian]
Shidai, Farhad, Heidari, Abbas (2021). Presenting a location-based and data-based model in the management and development of e-cities in the country: A case study of Tabriz city, Scientific Journal of Geography and Planning, 25(78), 244-264. https://doi.org/10.22034/­gp.2021.44443.2775. 
Sadeghi, Mahmoud, Nikokar, Gholamhossein (2019). “Investigation of the application of the Internet of Things in the management of energy resources of smart cities”. Energy Resources Management Research, 12(2), 94-81. [In Persian]
Statistical Center of Iran. (2016).
Singh, A., & Gupta, R. (2023). Synergizing G5 and IoT for Smart City Solutions: A Review. IEEE Access, 11, 12345-12358.
Sengupta, P., Srirama, S. N., & Ghosal, D. (2019). Smart cities, the Internet of Things, and G5: Future trends and applications. Springer, 67-84.
Sarker, M., Beg, M. S., & Khan, M. S. (2020). “Smart Cities: A Survey of Key Technologies and Applications.” Journal of Computer Networks and Communications, 1-13.
Shannon, C. E., (1948), “A Mathematical Theory of Communication”, Bell System Technical Journal, 27 (3): 379–423. https://doi.org/10.1002/j.1538-7305.1948.tb01338.x
Tofighi Sardroodi Asl, Paria, Karami, Fariba, Ghanbari, Abolfazl (2023). Investigating the role of smartphones in the formation of destination images from the perspective of Tabriz metropolis citizens, Scientific Journal of Geography and Planning, 27(83), 48-39. https://doi.org/10.22034/gp.2023. 14677. [In Persian]
Wang, X. D., Zhong, X. H., Liu, S. Z., Wang, Z.Y., Li, M. H., (2008), “Regional assessment of environmental vulnerability in the Tibetan Plateau: Development and application of a new method”, Journal of Arid Environment. 72 (10), 1929-1939.
Zhang, Y., Zhang, L., & Wang, W. (2018). “G5: A Survey on the Vision, Applications, Challenges, and Enabling Technologies.” IEEE Access, 6, 47491-47501.
Zhang, S., Wang, S., & Tang, J. (2020). A survey on G5 technologies for smart cities: Applications, challenges, and future trends. IEEE Access, 8, 142224-142239.
Zhang, Y., & Xie, Y. (2020). G5 Technology: Overview and Future Challenges. Journal of Communications and Networks.
Zanella, A., Bui, N., Castellani, A., Vangelista, M., & Zorzi, M. (2014). Internet of Things for smart cities. IEEE Internet of Things Journal, 1(1), 22-32. https://doi.org/10.1109/JIOT.­2014.2306328.
Zhou, Y., Wang, X., & Zhang, L. (2023). Smart Cities: Integrating G5 and IoT for Sustainable Urban Development. Journal of Urban Technology, 30(1), 1-15.

Files

Share

How to cite

Statistics