《Information》：Wireless and Emerging Technologies to Meet E-Government Demands: Applications, Benefits, and Challenges
Hussein Mohammed Barakat,
Sawal Hamid Md Ali,
Zixin Xu,
Sallar S. Murad,
Mohammad D. Soltani,
Salman Yussof and
Bha-Aldan M. Oraibi
公共服务的快速数字化已将电子政务定位为现代治理的基石，其日益依赖先进的无线和新兴技术，以支持可扩展、有韧性和数据驱动的运作。尽管已付出了广泛的采用努力，但对于新兴技术如何在关键领域协同服务于电子政务的全面调查与系统分析仍然有限。特别地，现有研究往往孤立地处理各项技术，留下了理解其在智慧城市、可持续性倡议、网络安全框架及不断演变的能源范式中整合角色的空白。本研究（研究人员）探讨了无线与新兴技术在电子政务生态系统中的使用，并考察了它们在多样化的公共部门应用中的部署与效益。本分析（本研究）研究了这些技术如何促进服务交付、运营协调和政策执行，同时批判性地讨论了与它们部署相关的技术、组织和监管挑战。此外，本研究评估了这些挑战对性能、安全和长期可行性的影响，并以此为指导研究人员、系统设计人员和政策制定者提供了参考。通过整合零散的研究并强调跨领域交互，本工作（本研究）为无线与新兴技术在塑造下一代电子政务系统中的作用提供了结构化的视角。
**1. 引言**
本文研究了通过无线和新兴技术视角下的电子政务演变格局，强调了它们在赋能先进、互联的公共部门系统中的集体作用。研究考虑了广泛的技术，包括5G和6G网络、物联网（IoT）、边缘和雾计算、区块链和分布式账本技术（DLT）、人工智能（AI）和机器学习（ML）、光无线通信（OWC）和LiFi、无人机（UAV）、射频识别（RFID）、近场通信（NFC）和智能标签、低功耗广域网（LPWAN）、车联网（V2X）通信、太赫兹（THz）通信、量子通信、城市数字孪生（DTs）、元宇宙和扩展现实（XR），以及卫星物联网（Satellite IoT）和卫星5G/6G。该研究并非将这些技术视为孤立组件，而是强调了它们在涵盖智慧城市、可持续性、网络安全和能源相关应用的电子政务环境中的交互作用。分析表明，异构通信、计算和智能层的集成引入了新的技术、组织和治理挑战，这些挑战直接影响系统的可靠性、安全性和长期可操作性。与互操作性、可扩展性、数据治理、信任和监管协调相关的问题仍然是有效部署的关键障碍。同时，研究结果表明，协调的采用策略和跨领域系统设计对于实现连贯且有韧性的电子政务基础设施至关重要。
**2. 电子政务与智慧城市**
本节评估了电子政务的进展，并考察了教育（尤其是数字技能）和ICTs的可及性如何影响这些领域及社会。智慧城市的发展依赖于公民、政府和利益相关者之间的复杂互动。地方政府最能理解和利用智慧城市潜力并应对社区挑战，而国家政府在协调发展中扮演着日益重要的角色。电子政务的成功必须利用ICT系统及基础设施的所有部分。电子政务系统追求的是社会和政治目标，如信任、社会包容、社区福祉、可持续性，以及效率和效益。有效的电子政务依赖于战略性地使用尖端ICTs来提高运营效率。智慧城市应用使用IoT系统和无线技术。智慧城市的技术可以支持多种潜在用途，例如提供市政政府服务，并有望提升社会的幸福感和福祉。
**2.1. 智慧城市理解**
智慧技术通过监控、分析和理解，自动化单调事务并提高交互的质量、效率和公平性。智能城市通过投资于人力和社交资本、基础设施和技术，优先考虑经济增长、生活质量和资源可持续性。智能城市发展中的一个挑战是缺乏成熟的最佳实践所带来的财务风险。另一个问题是要求优先考虑物理基础设施改善，这可能会限制智慧项目的资金。第三个问题是服务交付中可能加剧公民不平等。
**2.2. 信息和通信技术作为智慧城市电子政务发展的催化剂**
公共机构正在通过使用ICTs改善服务，而智慧城市的主要关注点是创新的数据收集、处理和分析。它们共同致力于改进决策、教育公民并提供高质量的公共服务。
**2.2.1. 5G/6G无线网络**
由6G驱动的智能基础设施被认为是可持续性的变革者，其能够促进节能的公共服务和对关键城市基础设施的实时控制。公共安全通信、实时交通控制和互联市民门户等关键服务将极大受益于6G的低时延和高带宽。
**2.2.2. 物联网（IoT）**
IoT增强了人与物的交互，赋能智能城市、基础设施和服务，并提高生活质量和资源利用效率。
**2.2.3. 边缘和雾计算**
边缘和雾计算不仅改善了响应时间，还增强了数据隐私，因为敏感信息不需要总是传输到远程数据中心。
**2.2.4. 区块链和分布式账本技术（DLT）**
数字身份管理、安全土地登记、投票系统和防篡改的公共采购是智慧城市中的一些应用。区块链使用去中心化存储，通过智能合约连接每个区块与前一个区块。
**2.2.5. 人工智能（AI）和机器学习（ML）**
AI和ML在很大程度上实现了智慧城市的预测性和自主性治理。潜在应用包括政府交易欺诈检测、公民互动聊天机器人、公共系统异常检测和实时交通预测。
**2.2.6. 光无线通信（OWC）/LiFi**
LiFi可以使用可见光或红外光发送数据，提供高物理安全性和极高的带宽。
**2.2.7. 无人机（UAVs）**
智慧城市越来越多地使用UAVs执行电子政务任务，例如从空中收集数据以辅助城市规划、建筑检查、污染监测和灾害评估。
**2.2.8. 射频识别（RFID）、近场通信（NFC）和智能标签**
RFID和NFC技术实现非接触式识别、访问控制和资产追踪。在电子政务中的应用包括智能公共交通票务、数字身份证和受保护设施访问。
**2.2.9. 低功耗广域网（LPWAN）**
政府使用LPWAN连接智慧城市中的IoT设备，如智能水表、垃圾桶传感器和停车位监视器。
**2.2.10. 车联网（V2X）通信**
V2X有助于智能交通管理，包括数据驱动的出行政策、自适应交通信号、事故预防和紧急车辆优先通行。
**2.2.11. 太赫兹（THz）通信**
后6G网络预计将依赖太赫兹传输，其提供极高的带宽，可支持全息政府会议、远程机器人基础设施检查和实时3D城市测绘。
**2.2.12. 量子通信**
为确保智慧城市设备和控制系统安全，例如QESIF架构提出了一种结合量子密钥分发（QKD）的轻量级IoT安全框架。
**2.2.13. 城市数字孪生（DTs）**
数字孪生（DTs）技术可以结合来自IoT、历史数据库和仿真引擎的信息，创建城市的虚拟副本并实时更新。政府可以利用这个孪生体进行政策测试、基础设施优化和情景准备。
**2.2.14. 电子政务的元宇宙和扩展现实（XR）**
增强现实和虚拟现实（AR/VR）以及新兴的元宇宙为数字公共服务中心、虚拟公开会议和数字城市规划可视化提供了沉浸式平台。
**2.2.15. 卫星物联网（Satellite IoT）和卫星5G/6G**
政府利用卫星IoT进行远程资产监控、环境监测、应急通信和农村电子政务服务交付。
**3. 电子政务与可持续性指标**
本节探讨了基于信息的生态环境概念以及数字智能技术如何为治理体系和能力的现代化提供关键驱动力。数字政府作为一种创新的国家治理方式，正面临前所未有的历史机遇。
**3.1. 环境绩效**
数字水平的提升可以提升环境绩效。政府作为国家层面环境保护的主要机构和关键倡导者，对环境绩效有重大影响。电子政务平台可以整合环境影响评估的申请和污染物排放许可证的处理，创建一站式环境服务。
**3.2. ICTs在电子政务环境与长期可持续性中的目标**
随着国家更加依赖数字平台，底层技术的环境影响日益凸显。云计算、AI、光无线通信和IoT传感器可以最小化碳排放、优化资源利用并促进绿色基础设施建设。然而，能源密集型数据中心、电子垃圾和数字资源访问不平等带来了可持续性挑战。
**4. 电子政务中的技术采用与网络安全**
现代城市管理必须解决智慧城市中的网络安全问题。电子政务必须保护数字系统和公民数据。许多研究指出，网络攻击的频率和强度在增加，网络安全成为地方政府的主要担忧。有效电子政务依赖于地方政府管辖下数字基础设施的安全管理。
**4.1. 关键新兴技术在电子政务中的网络安全角色**
各种新兴数字技术在智能、感知、计算和通信领域的融合正在改变现代电子政务系统中的网络安全。了解它们的网络安全角色对于构建可扩展、安全且面向未来的国家电子政务平台至关重要。
**4.1.1. 5G/6G无线网络**
内置加密、相互认证和网络切片可以为关键政府应用隔离出安全通道。基于6G的智能网络安全方法可以有效应对网络钓鱼等攻击。
**4.1.2. 物联网（IoT）**
当得到妥善保护时，IoT提供可信、防篡改的遥测数据。然而，它也可能成为网络攻击面，因此安全配置、固件验证和加密至关重要。
**4.1.3. 边缘和雾计算**
边缘和雾计算通过将数据处理本地化到数据源附近来增强网络安全，减少了长途传输攻击的风险。
**4.1.4. 区块链/分布式账本技术（DLT）**
智能合约可以执行自动化的策略合规性。许可型区块链增强了访问控制、加密和治理监督。
**4.1.5. 人工智能（AI）和机器学习（ML）**
AI通过快速分析大量日志和行为数据来加强国家网络防御策略，其速度超越人类操作员。
**4.1.6. 光无线通信（OWC）/LiFi**
LiFi由于基于光的传输具有自然的空间限制，增强了政府大楼内部的安全通信，降低了外部窃听风险。
**4.1.7. 无人机（UAVs）**
加密遥测、安全指挥链路和防篡改的机载存储有助于防止劫持或欺骗。UAVs在紧急情况下也可作为临时安全通信节点。
**4.1.8. 射频识别（RFID）、近场通信（NFC）和智能标签**
这些技术支持安全身份识别、资产追踪、数字访问控制、边境管理和供应链验证。
**4.1.9. 低功耗广域网（LPWAN）**
这些网络为大规模公共基础设施传感器提供安全的低功耗连接。基于高级加密标准（AES）的认证和加密有助于确保远程政府遥测数据的完整性和保护。
**4.1.10. 车联网（V2X）通信**
V2X系统支持车辆与基础设施之间的安全数据交换，对公共交通、应急车辆和智慧城市物流至关重要。
**4.1.11. 太赫兹（THz）通信**
太赫兹（THz）通信提供具有固有定向波束的超高带宽安全信道，降低了被拦截的概率。
**4.1.12. 量子通信**
量子通信能够实现超安全的通信，能够抵御经典和未来的量子攻击，非常适合保护国家登记册、高级政府机密和投票系统。
**4.1.13. 数字孪生（DTs）**
数字孪生（DTs）允许对城市基础设施进行网络攻击的模拟测试，从而实现主动的韧性规划。
**4.1.14. 元宇宙/扩展现实（XR）**
扩展现实（XR）技术为网络事件响应、远程安全协作和数字公共服务交付提供了沉浸式、安全的培训环境。
**4.1.15. 卫星物联网（Satellite IoT）和卫星5G/6G**
卫星将安全连接扩展到偏远地区、关键基础设施和灾区。然而，技术的融合也带来了新的网络安全风险。
**5. 电子政务中的能源效率、转型与消费（ETC）**
本节探讨了政府数字化转型可能成为现代能源协调效率提升、能源转型和消费的驱动力。新兴技术在电子政务能源效率、转型与消费（ETC）中扮演关键角色，其使能精细化的能源监测、实时优化、安全能源交易以及无缝的可再生和低碳资源整合。通过整合这些技术，可以优化能源使用，平滑向低碳系统的过渡，并提高政府运营和公共基础设施中的能源效率。
**6. 比较分析**
表7（原文中）呈现了跨技术的比较分析，重点突出了在智慧城市赋能电子政务框架下的成熟度水平、部署就绪度以及跨部门适用性。所有技术都根据其当前的发展和商业化水平进行分类。分类基于四项关键因素：(i) 当前标准化状态，(ii) 商用可用性，(iii) 生态系统和供应商成熟度，以及 (iv) 大规模运营验证。该比较分析表明，智慧城市电子政务需要分层集成，将成熟的解决方案（用于运营稳定性）与新兴创新（用于长期变革）结合起来。
**7. 结论**
本文全面地解决了五个研究问题（RQs），以提供关于电子政务中无线和新兴技术的完整图景。分析揭示了异构通信、计算和智能层的集成带来了直接影响系统可靠性、安全性和长期可操作性的新挑战。同时，研究结果表明，协调的采用策略和跨领域系统设计对于实现连贯且有韧性的电子政务基础设施至关重要。未来工作将集中于：(i) 纳入定量性能评估指标以评估所研究技术的有效性，以及 (ii) 调查哪些技术和系统架构最适合特定的电子政务环境及其驱动有效性的潜在因素。
