Bối cảnh lĩnh vực Internet trong tương lai bao gồm sự đa dạng lớn về chủ đề công nghệ liên quan đến việc triển khai đô thị thông minh. Trong mục này bao gồm một số chủ đề kết nối chính trong sự phát triển đô thị thông minh.

1. Điện toán mọi nơi

Điện toán mọi nơi là một khái niệm trong công nghệ phần mềm và khoa học máy tính mà điện toán được tạo ra xuất hiện ở mọi nơi. Ngược lại với điện toán văn phòng, điện toán mọi nơi có thể sử dụng mọi thiết bị, mọi vị trí và ở mọi định dạng. Người dùng tương tác với máy tính có thể tồn tại dưới nhiều hình thức khác nhau, bao gồm máy tính xách tay, máy tính bảng và thiết bị đầu cuối trong các đối tượng tiêu dùng hàng ngày, như: chiếc tủ lạnh hay cặp kính. Điện toán mọi nơi cũng được mô tả như điện toán phổ biến, trí thông minh xung quanh, hoặc "mọi thứ".

Một thách thức đặc biệt trong bối cảnh đô thị thông minh liên quan đến các mô hình kinh doanh dữ liệu mở. Khi các dịch vụ trở nên phổ biến và phổ dụng, vấn đề cơ sở dữ liệu mở trở nên quan trọng hơn. Tính minh bạch đối với người dùng cuối về cách thông tin được sử dụng, với các tùy chọn tự nguyện đăng ký rõ ràng và môi trường an toàn, phải là điểm khởi đầu khi cung cấp các dịch vụ có sử dụng dữ liệu cá nhân. Việc tái sử dụng thông lĩnh vực công cộng và sử dụng dữ liệu mở đưa ra một mô hình dịch chuyển tác động đến nhiều người đang hoạt động trong lĩnh vực hành chính công. Trong số nhiều hoạt động cần thiết cho việc cung cấp thông tin lĩnh vực công và tái sử dụng, có thể xác định việc đạt được khả năng so sánh dễ dàng và khả năng thông hiểu nhất thông qua tiêu chuẩn hóa dữ liệu, dữ liệu đặc tả và hỗ trợ việc xuất bản các dữ liệu được phân chia tốt hơn thông qua các cơ chế ẩn danh tự động hoặc giả lập các tập dữ liệu.

2. Kết nối mạng (Network connection)

Kết nối mạng là việc đưa dung lượng băng thông cao hơn với FTTH, 4G LTE và Hệ thống đa phương tiện IP (IMS) cũng như các công nghệ kết nối mạng tương lai. Công nghệ kết nối mạng cung cấp các hạ tầng của đô thị thông minh làm cho tất cả các thiết bị, máy tính và con người có thể có các đường dẫn truyền thông thuận tiện, đáng tin cậy và bí mật với nhau.

Công nghệ kết nối mạng đảm bảo việc dân chủ hóa, về chi phí hợp lý đối với dịch vụ chất lượng cao của môi trường kỹ thuật số nhúng. Môi trường này cho phép sự gia tăng triệt để của người làm việc từ xa (ít người đi du lịch trong và ngoài thành phố), chẩn đoán từ xa trong y tế và chăm sóc sức khỏe, và sắp xếp trên nền web (web-streaming) các sự kiện trong thành phố. Tất cả các ví dụ này góp phần làm giảm mức độ ùn tắc, lãng phí thời gian và nguồn lực trong mọi tình huống. Lĩnh vực nghiên cứu như Mạng trung tâm nội dung (CCN) và Điện toán mọi nơi cũng hứa hẹn xử lý nhanh hơn và có thể tăng khả năng xử lý thời gian thực là quan trọng đối với các tương tác đại chúng.

3. Dữ liệu mở (Open data)

Thuật ngữ "Dữ liệu mở" trong bối cảnh đô thị thông minh thường đề cập đến một chính sách nào đó đòi hỏi các cơ quan lĩnh vực công và nhà thầu của họ phát hành bộ dữ liệu chính phủ quan trọng (liên quan đến nhiều hoạt động công cộng của cơ quan) cho việc công khai bất kỳ cách sử dụng nào, hoặc tái sử dụng, một cách dễ dàng. Trong nhiều trường hợp, chính sách này khuyến khích các dữ liệu này để được tự do khả dụng và có thể phân phát.

Giá trị phát hành dữ liệu này được cho là nằm trong sự kết hợp này và các dữ liệu khác từ nhiều nguồn khác nhau. Ví dụ, dữ liệu GPS khi kết hợp với hệ thống bản đồ có thể tạo ra sự phong phú của các dịch vụ định vị.

Giá trị này có thể được tăng lên đáng kể khi dữ liệu được khám phá, hành động và khả dụng theo định dạng chuẩn khả năng đọc của máy. Dữ liệu sau đó được sử dụng bởi các cơ quan công cộng khác, các bên thứ ba và công chúng nói chung cho các dịch vụ mới và cho cái nhìn sâu sắc phong phú hơn trong việc triển khai các lĩnh vực quan trọng, như: vận tải, năng lượng, y tế và chăm sóc sức khỏe và môi trường. Sự thông hiểu này xuất phát từ việc áp dụng từng phân tích mạnh mẽ hơn cho dữ liệu.

Dữ liệu là mạch máu của một đô thị thông minh và tính sẵn sàng, việc sử dụng, chi phí, chất lượng, phân tích và mô hình kinh doanh kết hợp và quản trị của nó là tất cả các lĩnh vực quan tâm với tất cả thành viên trong thành phố. Do đó, chúng ta cần phải đảm bảo rằng bất kỳ tiêu chuẩn hoặc hướng dẫn trong lĩnh vực này không phải là quy tắc về các mô hình cụ thể, nhưng khuyến khích đổi mới trong tái sử dụng dữ liệu.

4. Dữ liệu lớn (Big data)

Dữ liệu lớn là một thuật ngữ khái quát cho bất kỳ tập dữ liệu quá lớn, phức tạp và nhanh chóng thay đổi, khó xử lý, sử dụng các công cụ quản lý cơ sở dữ liệu truyền thống hay các ứng dụng xử lý dữ liệu truyền thống. Được quản lý và phân tích tốt, các dữ liệu có thể được sử dụng để mở khóa các nguồn mới có giá trị kinh tế, tạo ra những hiểu biết mới về khoa học và chia chính quyền thành nhiều phần. Tuy nhiên, các phương pháp xử lý dữ liệu truyền thống không thể xử lý một lượng thông tin khổng lồ. Những thách thức bao gồm: chụp, lọc, lưu trữ, tìm kiếm, chia sẻ, trao đổi, phân tích và trực quan hóa.

Công nghệ dữ liệu lớn đang phát triển để đối phó với những vấn đề này và làm cho nó có thể làm nhiều điều mà trước đây không thể thực hiện được một cách dễ dàng: "xu hướng kinh doanh tại chỗ, xác định chất lượng nghiên cứu, ngăn ngừa bệnh tật, liên kết các trích dẫn pháp luật, chống tội phạm và xác định thời gian thực về điều kiện giao thông đường bộ". Những hiểu biết dựa trên việc phát triển nhanh chóng của phân tích kỹ thuật có hỗ trợ phân tích phân phối trên một hay nhiều nguồn dữ liệu. khả năng dự đoán có thể được cung cấp bằng cách áp dụng Học máy cho dữ liệu.

Một đô thị thông minh như một "hệ thống của các hệ thống" có khả năng tạo ra một lượng lớn dữ liệu, đặc biệt là các thành phố cài đặt thêm các cảm biến, được quyền truy cập vào dữ liệu từ các nguồn như các thiết bị di động và các chính phủ và các cơ quan khác làm cho có thể truy cập nhiều dữ liệu. Do đó, công nghệ và khái niệm dữ liệu lớn có liên quan nhiều đến tương lai của đô thị thông minh.

5. Hệ thống thông tin địa lý (GIS)

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là hệ thống máy tính được thiết kế để chụp, lưu trữ, thao tác, phân tích, quản lý và trình bày tất cả các loại dữ liệu địa lý. GIS là một khái niệm tương đối rộng, có thể tham khảo một số công nghệ, quy trình và phương pháp khác. Nó được gắn liền với nhiều hoạt động và có nhiều ứng dụng liên quan đến kỹ thuật, quy hoạch, quản lý, vận tải/hậu cần, bảo hiểm, viễn thông và kinh doanh.

Trong đô thị thông minh, GIS được sử dụng để cung cấp dịch vụ dựa trên địa điểm. Việc triển khai GIS trong đô thị thông minh thường được dẫn dắt bởi quyền hạn thành phố, mục đích hoặc yêu cầu ứng dụng. GIS và ứng dụng thông minh vị trí có thể là nền tảng cho nhiều dịch vụ khu vực được phép dựa trên phân tích, trực quan hóa và phổ biến kết quả cho việc ra quyết định hợp tác. GIS cung cấp một nền tảng công nghệ mạnh mẽ để tất cả các loại cá nhân doanh nghiệp dựa trên khu vực cập nhật dữ liệu địa lý mà không lãng phí thời gian để xem các trường và cập nhật trong cơ sở dữ liệu bằng tay. Vì lý do đó, ứng dụng GIS là công cụ cho phép các nhà quản lý thành phố và người dân tạo ra các truy vấn tương tác (các tìm kiếm được người dùng tạo ra), phân tích thông tin không gian, chỉnh sửa dữ liệu trong bản đồ và trình diễn kết quả của tất cả các hoạt động này.

6. Điện toán đám mây (Icloud)

Điện toán đám mây là việc phân bổ điện toán như một dịch vụ chứ không phải là một sản phẩm, theo đó tài nguyên, phần mềm, và thông tin chia sẻ được cung cấp cho các máy tính và thiết bị khác như một tiện ích (như: lưới điện) qua mạng (thường là Internet). Các đám mây có thể được phân loại là công cộng, cá nhân hoặc lai.

Điện toán đám mây đang ngày càng giúp khu vực tư nhân giảm chi phí, tăng hiệu quả và làm việc thông minh hơn. Từ góc độ kinh doanh, điện toán đám mây là một khái niệm quan trọng để cho phép hệ sinh thái toàn cầu, trong đó tổ chức có thể tính cạnh tranh hơn. Trong bối cảnh tính phức tạp gia tăng và hạ tầng hóa, khả năng tương tác giữa các hệ thống sẽ là cực kỳ quan trọng. Việc chuẩn hóa rõ ràng là một nhiệm vụ quan trọng, ảnh hưởng đến tất cả các cấp triển khai phần sụn (middleware), đảm bảo giao diện minh bạch và đáng tin cậy cho phần sụn (middleware), cũng như khả năng tương tác giữa các sản phẩm và dịch vụ trên nhiều lĩnh vực rất khác nhau. Như vậy, khả năng tương tác và cách chuẩn hóa giao tiếp giữa các hệ thống là một chủ đề nghiên cứu trọng tâm, đan xen tất cả các lĩnh vực của đô thị thông minh.

7.  Kiến trúc hướng dịch vụ (Service oriented architecture - SOA)

Kiến trúc hướng dịch vụ (SOA) là khung thiết kế phần mềm và khung thiết kế kiến ​​trúc phần mềm dựa trên những phần riêng biệt của phần mềm cung cấp tính năng ứng dụng như các dịch vụ cho các ứng dụng khác. Điều này được gọi là định hướng dịch vụ. Kiến trúc này là độc lập với mọi nhà cung cấp, sản phẩm hay công nghệ nào.

Việc tích hợp trước khi xây dựng vào các ứng dụng hỗ trợ văn phòng (back-office) và truy cập đa kênh nhằm tối đa hóa kết quả của công dân tự phục vụ ở hiệu suất cao hơn và tiết kiệm chi phí và phải được triển khai với một SOA tạo điều kiện cho một môi trường chia sẻ toàn phần. Lấy một cách tiếp cận SOA đối với các tổ chức chính quyền địa phương và thành phố sẽ yêu cầu một cách suy nghĩ mới về hạ tầng CNTT, không chỉ về mặt kỹ thuật cũng như tổ chức. SOA có thể tận dụng thế giới của nhiều nhà cung cấp nhằm xây dựng hệ thống, tạo ra khả năng tương tác và sử dụng khả năng của nhau. Bằng việc hợp tác và lập bản đồ cách tiếp cận SOA trên các hệ thống CNTT, chính quyền địa phương có thể đạt được kết quả ấn tượng. Điều này chuyển đổi các mô hình CNTT cũ của hệ thống độc quyền mà không thể được chuyển đổi từ thế hệ cũ về công nghệ thành một mô hình chia sẻ, linh hoạt tạo điều kiện cho khả năng tăng trưởng mở rộng, gia tăng. Với sự linh hoạt cho tương lai, các tổ chức chính phủ không còn phụ thuộc vào hệ thống di sản hoặc các đối tác thúc đẩy họ, cũng không phải là họ phải đối mặt với chức năng một-bước như sự cần thiết để loại bỏ các hệ thống dữ liệu lớn cùng một lúc.

8. Chính phủ điện tử (E-government)

Chính phủ điện tử (hay còn gọi là e-gov, chính phủ Internet, chính phủ kỹ thuật số, chính phủ trực tuyến, hoặc chính phủ được kết nối) bao gồm của sự tương tác kỹ thuật số giữa một chính phủ và công dân (G2C), chính phủ và doanh nghiệp/thương mại (G2B), chính phủ và người lao động (G2E), giữa chính phủ và chính phủ/cơ quan (G2G), cũng như sự tương tác công dân với chính phủ của họ (C2G). Chính phủ điện tử cơ bản đề cập đến việc sử dụng Công nghệ thông tin (CNTT), Thông tin và Truyền thông Công nghệ (ICT) và các công nghệ viễn thông dựa trên web nhằm cải thiện và/hoặc nâng cao hiệu quả và tính hiệu quả của dịch vụ phân phối trong lĩnh vực công. Các chính phủ điện tử khuyến khích và tăng cường các bên liên quan đóng góp vào sự hát triển quốc gia và cộng đồng, cũng như làm sâu sắc thêm quá trình quản trị.

Sự phát triển hiệu quả và tính hiệu quả chính phủ điện tử là một điều kiện tiên quyết cho phát triển đô thị thông minh. Việc thiếu hội nhập theo chiều ngang và thẳng đứng trên nhiều chính phủ điện tử và các sáng kiến ​​đô thị và mức độ tương đối thấp của lãi suất thể hiện bởi nhiều cơ quan quốc gia, nỗ lực giới hạn cho sự phát triển hệ thống và thực hiện của địa phương chính phủ điện tử. Sự phát triển của chứng thực xuyên quốc gia hệ thống cho người dân và doanh nghiệp, sự phát triển của các khuôn khổ thỏa thuận cho tính riêng tư của dữ liệu, và sự chia sẻ và thu thập dữ liệu cá nhân và doanh nghiệp, là chìa khóa. Tiêu chuẩn hóa và khả năng tương tác là yêu cầu quan trọng để áp dụng rộng rãi các công nghệ và dịch vụ cung cấp cho chính phủ điện tử ở cấp thành phố. Các thành phố sẽ cần để có thể tích hợp hệ thống mạng không dây, làm cho việc cung cấp liên tục và trong suốt. Các thành phố sẽ càng chuyển nhanh từ việc bên cung cấp dịch vụ thành bên cung cấp hạ tầng, tạo ra một hạ tầng cho phép sự phát triển của một loạt các ứng dụng và dịch vụ công và tư nhân. Các công nghệ và hạ tầng được chuẩn hóa cần thiết để cung cấp các dịch vụ cá nhân và dựa trên địa điểm cần phải được phát triển.

9. Mạng nhúng

Hệ thống nhúng là hệ thống máy tính với một chức năng chuyên dụng trong vòng một hệ thống điện hay cơ học lớn hơn, thường với những hạn chế hệ thống thời gian thực. Mạng được nhúng như một phần của một thiết bị hoàn chỉnh thường bao gồm cả phần cứng và các phần cơ khí. Ngược lại, một máy tính có mục đích chung, chẳng hạn: máy tính cá nhân (PC), được thiết kế linh hoạt nhằm đáp ứng một loạt các nhu cầu của người dùng cuối. Hệ thống nhúng kiểm soát nhiều thiết bị được sử dụng phổ biến hiện nay.

Mạng nhúng của các cảm biến và thiết bị vào không gian vật lý của thành phố được dự kiến ​​thêm khả năng tạo ra bởi các ứng dụng web 2.0, phương tiện truyền thông xã hội và tìm nguồn cung ứng đám đông (crowdsourcing). Trí thông minh không gian thời gian thực đang nổi lên có tác động trực tiếp vào các dịch vụ thành phố cung cấp cho công dân của họ. Trí thông minh tập trung và phương tiện truyền thông xã hội là một động lực lớn của trí thông minh không gian của thành phố. Phương tiện truyền thông xã hội đã cung cấp những lớp công nghệ cho việc tổ chức trí thông tin tập trung với các nền tảng tìm nguồn cung ứng đám đông (crowdsourcing), lai ghép (mashup), cộng tác trên nền web và các phương tiện khác của hợp tác giải quyết vấn đề. Hiện nay, việc chuyển sang hệ thống nhúng làm nổi bật lối khác của trí thông minh không gian dựa trên vị trí chính xác và thông tin thời gian thực. đô thị thông minh với các thiết bị đo và kết nối các thiết bị khả năng lưu động và cảm biến có thể thu thập, phân tích dữ liệu và cải thiện khả năng dự báo và quản lý dòng chảy đô thị, do đó thúc đẩy trí thông minh của thành phố về phía trước.

10.  Internet vạn vật (IoT)

Internet vạn vật (IoT) đề cập đến việc kết nối điện toán nhúng định danh đơn nhất như các thiết bị trong hạ tầng Internet hiện có. Thông thường, IoT dự kiến ​​sẽ cung cấp kết nối nâng cao của các thiết bị, hệ thống và dịch vụ vượt ra ngoài kết nối máy-máy (M2M) và bao gồm một loạt các giao thức, lĩnh vực và các ứng dụng. Việc kết nối các thiết bị nhúng (bao gồm cả các đối tượng thông minh), dự kiến ​​sẽ mở ra việc tự động hóa trong gần như tất cả các lĩnh vực, đồng thời cũng tạo điều kiện cho các ứng dụng nâng cao như một điện lưới thông minh.

Internet vạn vật bao gồm các mạng cảm biến và RFID là một sợi mới nổi quan trọng. Những công nghệ này vượt qua các thị trường phân mảnh và các giải pháp đảo của các ứng dụng đô thị thông minh và cung cấp các giải pháp chung cho tất cả các thành phố. Ví dụ về kiến ​​trúc chung bao gồm các thẻ mạng RFID (thẻ thụ động và chủ động, thiết bị khả năng lưu động), các mạng cảm biến (cảm biến đa phương thức và cơ cấu chấp hành, được xây dựng tại các đại lý thông minh) và các đối tượng kết nối như hệ thống thông minh phân phối, các đối tượng thông minh và sinh trắc học. Một vòng mới của các ứng dụng, chẳng hạn: các ứng dụng cảnh báo vị trí, nhận dạng giọng nói, hệ thống thanh toán Internet vi mô và các cửa hàng ứng dụng khả năng lưu động, trong đó gần với việc chấp nhận thị trường chính thống, có thể cung cấp một loạt các dịch vụ trên hệ thống nhúng vào không gian vật lý của thành phố. Thực tế tăng cường cũng là một chủ đề nóng trong lĩnh vực thiết bị khả năng lưu động  và điện thoại thông minh, cho phép thế hệ kế tiếp của các ứng dụng và dịch vụ nhận biết vị trí.