Towards Developing a Blockchain Selection Toolkit for Smart Cities

Abstract

In recent years, the rapid development of smart cities has driven the integration with innovative technologies such as blockchain to enhance urban systems' efficiency, transparency, and credibility. This thesis presents a comprehensive and systematic survey of blockchain applications in smart cities and proposes a toolkit of blockchain options for the diverse needs of smart cities. The study firstly reviews the background of blockchain technology and smart city framework, followed by a systematic literature review of public, private, and federated chains, and analyzes the challenges faced during their integration. Based on this, a blockchain selection toolkit is designed and implemented to provide city planners with references on selecting appropriate blockchain technologies in different smart city scenarios through existing cases. The toolkit is evaluated through three case studies: a small-scale energy grid, a large-scale supply chain system, and a secure healthcare system. Finally, the thesis discusses the practical implications of the research, answers the research questions, and identifies the limitations and future directions of the research. The study results show that the proposed toolkit supports adoption decisions for smart city blockchain technology. Viimastel aastatel on nutikate linnade kiire areng soodustanud innovaatiliste tehnoloogiate, nagu plokiahel, integreerimist, et suurendada linnasüsteemide tõhusust, läbipaistvust ja usaldusväärsust. Käesolev magistritöö esitab põhjaliku ja süstemaatilise ülevaate plokiahela rakendustest nutikates linnades ning pakub välja tööriistakasti, mis sisaldab plokiahela valikuid nutikate linnade erinevate vajaduste jaoks. Uuring annab esmalt ülevaate plokiahela tehnoloogia ja nutika linna raamistikust, millele järgneb süstemaatiline kirjanduse ülevaade avalikest, privaatsetest ja föderaalsetest plokiahelatest ning nende integreerimise käigus esinevatest väljakutsetest. Selle põhjal kavandatakse ja rakendatakse plokiahela valikutööriist, mis annab linnaplaneerijatele juhiseid sobiva plokiahela tehnoloogia valimiseks erinevates nutika linna stsenaariumides olemasolevate juhtumite kaudu. Tööriistakasti hinnatakse kolme juhtumiuuringu kaudu: väikesemahuline energiasüsteem, suuremahuline tarneahela süsteem ja turvaline tervishoiusüsteem. Lõpuks arutletakse uurimistöö praktilise tähtsuse üle, vastatakse uurimisküsimustele ning tuuakse välja uuringu piirangud ja tuleviku suunad. Uuringu tulemused näitavad, et välja pakutud tööriistakast toetab nutikate linnade plokiahelatehnoloogia kasutuselevõtu otsuseid.