از بدو شکل گیری و مطرح شدن مفهوم شهر هوشمند تا به امروز مدل ها و ساختار گوناگونی برای پیاده سازی آن مطرح شده است. تمامی این ساختارها بر این موضوع تاکید دارند که ارتباط هوشمندانه و پیوسته میان حلقه های ساختاری یک شهر آن را به سمت هوشمندی سوق می دهد، و استفاده از تجهیزات و سخت افزارهای گوناگون بستر این تعاملات و ارتباطات را مهیا می سازد. برای درک بهتر اجزای ساختاری شهر هوشمند، حلقه ای شش گانه آن را به طور خلاصه بررسی می نماییم. به خاطر داشته باشیم هنگامی می توان یک شهر را هوشمند نامید، که تمامی فاکتورها و شاخص های تعریف شده در کنار یکدیگر موجود باشند.

1-     جامعه هوشمند

مردم و جامعه هوشمند، عنصر متمایز بین شهر الکترونیک و شهر هوشمند هستند. شاخص های زندگی مردم از نظر مهارت ها و سطوح آموزشی و همچنین کیفیت تعاملات اجتماعی در زندگی هوشمند تاثیرگذار هستند. جامعه هوشمند در مجامع بین المللی توسط فاکتورهای زیر مشخص می شوند.

- آموزش و پرورش: پیشرفت تکنولوژی اطلاعات و ارتباطات تحول عظیمی را در مدیریت آموزش و پرورش ایجاد کرده است. از جمله این فعالیت ها می توان به آموزش مجازی، محاسبات ابری و غیره اشاره کرد.

- آموزش الکترونیکی: آموزش از راه دور یا آموزش الکترونیکی نقشی کلیدی در پیشرفت و توسعه همه-جانبه نظام آموزش ایفا می نماید. برای مثال تجهیز مراکز آموزشی با زیرساخت های اینترنتی و الکترونیکی، ارتقاء مهارت های دیجیتالی توسط اساتید، آموزش های خاص برای ارتقا میزان استفاده از تکنولوژی اطلاعات و ارتباطات جهت تدریس و فرآیندهای یادگیری

-   سرمایه انسانی: دانشگاهها و مراکز تحقیقاتی با تولید و نشر دانش، تربیت نیروهای متخصص و کارآمد و همچنین ایجاد فضای کسب و کار نقش کلیدی در نوآوری اکوسیستم ایفا می کنند.

- تحقیق، توسعه و نوآوری: ادارات عمومی نقش کلیدی در تبدیل سیستم نوآوری از طریق ظرفیت های خود برای توسعه زیرساخت ها، پشتیبانی از بخش های در حال ظهور و تشویق تحقیق، توسعه و نوآوری را ایفا می کنند.

2-     محیط هوشمند

استفاده از فناوریها و سیستم های جدید به منظور حفظ و نگهداری بافت شهری، محیط یک شهر را به سمت هوشمندی سوق می دهد. مهمترین فاکتورهای محیط هوشمند عبارتند از: امنیت، اعتماد، فرهنگ و هویت شهری. از جمله فاکتورهای دیگر محیط هوشمند می توان به موارد زیر اشاره کرد.

- جذابیت شرایط طبیعی: نور خورشید و سرانه فضای سبز

- آلودگی: آلودگی هوا در تابستان، ذرات موجود در هوا، بیماریهای مزمن تنفسی خطرناک

- حفاظت از محیط زیست: تلاشهای فردی و اجتماعی در حفاظت محیط زیست

- مدیریت منابع پایدار: استفاده از آّب و برق در تولید ناخالص داخلی

سطح خطر در شهرها و مناطق به ویژه در کشورهای توسعه یافته که توسعه شهرهای آن اغلب در مکانهایی است که امکان وقوع بلایای طبیعی وجود دارد، به سرعت در حال افزایش است. نیمی از جمعیت جهان در شهرها زندگی می کنند که انواع فعالیتهای انسانی وجود دارد. بنابراین بیشتر در معرض خطر تروریسم، جرم و بلایای طبیعی قرار دارند. مسئولین محلی می توانند با استفاده از سیستم های فناوری اطلاعات و ارتباطات امنیت را بهبود ببخشند و در نتیجه شهر را امن تر، پایدارتر، و با رفاه بیشتری برای شهروندان می کند. برای کسب تجارب لازم، باید کارشناسان و صاحب نظران در حیطه های کاری و تخصص های گوناگون با یکدیگر ارتباط نزدیک و تعاملی پایدار داشته باشند. استفاده از تکنولوژی اطلاعات و ارتباطات می تواند به انتقال فرهنگی و حفظ و تقویت هویت فرهنگی در وسیع ترین شکل ممکن کمک کند. یک جامعه باید تلاش هایی را برای تبدیل تاریخ، آداب و رسوم، زبانها و ارزش ها و خصوصیات خود به اطلاعات و انتشار آن با استفاده از تکنولوژی اطلاعات و ارتباطات انجام دهد.

3-     اقتصاد هوشمند

هنگامی که صحبت از اقتصاد هوشمند به میان می آید، همپوشانی و مرزبندی نامشخصی با تجارت الکترونیکی در ذهن نقش می بندد. اکثرا این دو واژه را معادل یکدیگر می دانند، اما در واقع تفاوت هایی میان اقتصاد هوشمند و تجارت الکترونیکی وجود دارد، از جنس همان تفاوتی که میان شهر هوشمند و شهر الکترونیک وجود دارد. تجارت الکترونیک به عنوان یکی از پدیده های فناوری اطلاعات در زمینه اقتصاد و مبادلات تجاری دگرگونی های فراوانی را ایجاد کرده است و روز به روز بر شدت و وسعت این دگرگونی افزوده می شود. تجارت الکترونیک به عنوان یکی از زیر بخش های اقتصاد مبتنی بر اطلاعات، پیامدهای مثبتی را به همراه داشته است. هر چند اینگونه پیامدها در کشورهای مختلف دارای درجات گوناگونی است و بستگی به توسعه یافته یا در حال توسعه بودن جوامع دارد. تجارت الکترونیک زمینه ساز اقتصاد هوشمند می باشد. در شهر هوشمند افراد بدون نیاز به ترک محل خود قادرند مبادلات و فعالیت های تجاری خود را انجام دهند. پیاده سازی کامل تجارت الکترونیک در یک شهر یا جامعه، مستلزم وجود زیر ساخت های ارتباطی قوی، یکپارچه و پرسعت می باشد. افراد در شهر هوشمند در هر زمان و مکانی که باشند، می توانند با استفاده از تلفن همراه، تبلت و سایر وسایل ارتباطی خود به اینترنت پرسرعت متصل شوند و به آسانی تمامی فعالیت های خود را انجام دهند. ويژگي هاي شاخص تجارت الكترونيك  به شرح ذیل بیان می گردد.

- ايجاد رقابت آزاد در سراسر جهان

- كاهش هزينه هاي اطلاع رساني و تبليغات

- افزايش سرعت مبادلات بازرگاني و دسترسي به اطلاعات

- امكان نظرسنجي براي توليدكنندگان و مصرف كنندگان

- به وجود آمدن امكان گزينش براي خريداران

- كاهش نقش موقعيت جغرافيايي خريداران و فروشندگان

- بازرگاني بدون كاغذ

- انتقال الكترونيكي پول، كالا و خدمات

4-     زندگی هوشمند

زندگی هوشمند برداشتی نوین با حداکثر کیفیت و کسب سرویس از شاخص ها و فاکتورهای زندگی است. ارتقای شاخص های زندگی از جمله فرهنگ، بهداشت، ایمنی، مسکن، گردشگری به طور قابل توجهی کیفیت زندگی شهروندان را ارتقا می دهد. توسعه هر یک از این جوانب منجر به رضایت، آسایش و رفاه بیشتر شهروندان می شود و به آنها کمک می کند زندگی هماهنگ تری داشته باشند. در مجامع بین المللی زندگی هوشمند با فاکتورهای زیر مشخص می شوند.

- سلامت الکترونیکی

- قابلیت دسترسی و یکپارچه سازی الکترونیک

- امکانات فرهنگی: برای این فاکتور برخی شاخص هایی از جمله حضور در سینما، بازدید از موزه، شرکت در تئاتر و غیره تعریف می شود.

- امنیت شخصی: این فاکتور شاخص هایی از جمله نرخ جرم، نرخ مرگ و میر با ضرب و شتم، احساس امنیت شخصی دارد.

- کیفیت مسکن: شاخص های این قسمت نیز کیفیت منطقه زندگی ساکنین، میزان رضایت افراد از موقعیت و شرایط مسکن می باشد.

- جاذبه های توریستی: شاخص هایی از جمله کیفیت و کمیت مکان اقامت توریست برای این قسمت تعریف می شود.

- امکانات آموزشی: برخی از شاخص ها تعداد دانش آموز به ازای ساکنین، دسترسی افراد به سیستم آموزشی و کیفیت سیستم آموزشی می باشد.

- همبستگی اجتماعی: شاخص های از جمله نرخ فقر موجود در جامعه و اینکه چه درصدی از افراد در معرض خطر فقر هستند، تعریف می شود.

5- تحرک هوشمند

حمل و نقل و تحرک هوشمند دسترسی مردم به تکنولوژی های و ابزار جدید را ایجاد می کند و امکان استفاده از این تکنولوژی ها را در زندگی روزمره شهری فراهم می کند. میزان و کیفیت انتقال اطلاعات رابطه مستقیمی با پهنای باند مورد استفاده دارد. پهنای باند زیربنای توسعه اینترنت و جامعه ی اطلاعاتی است. سرویس های ارتباطی با پهنای باند مناسب می تواند توسعه یابد و در حال حاضر این سرویس ها در مقیاس بسیاری محدودی مورد بهره برداری قرار گرفته اند اما در آینده ای نزدیک گسترش خواهند یافت. در سال های اخیر طرح های جالبی با استفاده از فناوری های بی سیم برای ارائه در شهر معرفی شده اند. Public Wi-Fi یک شبکه عمومی مخابرتی را ایجاد کرده است که امکان دسترسی به اینترنت و سایر سرویس های قابل ارائه از طریق این شبکه را فراهم می کند. تحرک هوشمند با فاکتورهای زیر مشخص می شود.

- زیرساخت فناوری اطلاعات و ارتباطات

- ضریب نفوذ فناوری اطلاعات و ارتباطات در خانه ها و سهولت استفاده از آن

- میزان استفاده از اینترنت

 - پوشش پهنای باند در اماکن

- استفاده از تلفن همراه

- میزان استفاده از اینترنت همراه

- دسترسی به اینترنت عمومی

- تعداد نقاط  Wi-Fiو Access pointها در شهر

- مراکز دسترسی به اینترنت عمومی

- توسعه ارتباط ISPها

- سامانه های هوشمند حمل و نقل(ITS)

سیستم های حمل و نقل هوشمند مجموعه ای از فناوری های روز نظیر دوربین های دیجیتال، سیستم های موقعیت یاب ماهواره‌ ای و الگوریتم های هوشمند مورد استفاده در کامپیوتر است، که امروزه جایگزین سیستم های سنتی گذشته شده و راهکاری برای بهبود وضعیت ترافیک، افزایش ایمنی، کاهش مصرف سوخت و کاهش آلودگی هواست. در شهر هوشمند، کنترل و برنامه ریزی چراغ‌ ای راهنمایی داخل شهرها، برای مدیریت، روان سازی و بهینه سازی جریان ترافیک، براساس حجم و میزان تراکم خودروها که توسط حسگرهای گوناگونی که در زیرسطح جاده و یا در حواشی آن نصب شده‌ ند، سنجیده می شود. برای پردازش و اخذ تصمیم، گزارشات توسط ابزار ارتباطی نظیر فیبرنوری یا به صورت بی سیم به مراکز کنترل مرکزی ارسال می‌ شود و در آنجا براساس اصول مدیریت ترافیک و محاسبات فازبندی چراغ ها توسط نرم افزارهای مربوطه و با در نظر گرفتن شرایط متفاوت، زمان بهینه توقف پشت چراغ و حرکت در شبکه معابر منطقه در وضعیت سبز، پردازش و دستورات لازم به دستگاه‌های کنترل کننده چراغ‌ها ارسال می‌ شود. هم اکنون در سراسر دنیا استفاده از سیستم کنترل هوشمند چراغ های راهنمایی به عنوان ابزاری برای کاهش میزان تاخیر در شبکه راه های شهری مطرح و در بیش از ۶۵ کلان شهر مهم جهان بیش از ۱۲ هزار تقاطع را تحت پوشش دارد. کاربردهای رایج ITS  به شرح ذیل بیان می گردد.

- كاهش ازدحام و ترافیک

- استفاده از ابزارهاي مديريت ترافيك براي تأمين حداكثر كارآيي شبكه جاده اي

- پرداخت الكترونيكي، كنترل دسترسي و سامانه هاي اجرا و پياده سازي قانون از جمله سامانه های دوربینی، دریافت عوارض جاده و شناسایی وسایل نقلیه و اعمال محدودیت.

- مديريت و كنترل كيفيت هوا مانند تشخیص و پیش بینی آلودگی هوا و اجرای استراتژی برای کاهش آلودگی هوا

- تقویت سامانه هاي ايمني مانند کنترل سرعت قابل انطباق، تشخیص و پیشگیری از تصادف و غیره

- افزایش راندمان سیستم حمل ونقل عمومي

- اولويت دادن به وسايل نقليه عمومي براي كاستن از زمان سفر و افزایش ضريب اطمينان

- سامانه هاي پرداخت الكترونيكي مانند کارت¬ های هوشمند كه باعث صرفه جويي در زمان براي مسافران مي شود.

 6-     دولت هوشمند

آخرین و کلیدی ترین حلقه از ساختار شهر هوشمند، دولت و حکومت هوشمند است. دولت هوشمند به معنای ارائه خدمات شهروندی و استفاده پایدار و یکپارچه از دولت الکترونیک می باشد. فناوری های جدید ارتباطی بین دولت های محلی و شهروندان برقرار کرده است که نقش چشم گیری در بهبود مشارکت شهروندان در تصمیم گیری های عمومی، شهری و سیاسی ایفا می کند. به طور کلی دولت الکترونیک می تواند برای ارتقا اداره امور و ارائه خدمات عمومی از طریق  ICT(دولت الکترونیک)، تکمیل فرایند تصمیم گیری با استفاده از ICT (دموکراسی الکترونیک)، بهبود سیاست گذاری عمومی با استفاده از ICT و به کارگیری  عوامل حیاتی در سراسر فرآیندهای انجام شده در دولت الکترونیک به کار گرفته شود. در تمام این مسائل ذکر شده نقش شهروندان تاثیر ویژه ای دارد. شایان ذکر است روابط جدیدی که از طریق دولت الکترونیک در حال پیدایش است، منجر به ظهور نوع جدیدی از شهروند به نام شهروند الکترونیک و شهروند هوشمند شده است.