A Video-on-Demand (VoD) service describes a form of the real-time information delivery of video contents after the customer’s selection. This research is concerned with comparing the distributions of the content viewing time and minimizing the operational cost for a VoD system. The Zipf, Zipf-like, Zipf-Mandelbrot and Zipf-like combined with Zipf-Mandelbrot distributions are considered in analyzing historical weekly content data. A cost model is formulated in which the objective function is the sum of the network and storage costs and the decision variable is the number of contents to be stored in a local server. Some parameters of the model are estimated using a candidate distribution of the weekly viewing time. Then, the property of the objective function is identified and a solution procedure is developed. Finally, the performances of the candidate distributions are compared in terms of the predictability of the operational cost, and it is found that the Zipf-Mandelbrot distribution performs better than the others.
주문형 비디오(Video-on-Demand: VoD) 서비스는 사용자의 요구에 따라 비디오 컨텐츠를 네트워크를 통하여 실시간으로 사용자에게 전달해 주는 서비스를 의미한다[22]. 그리고, Content Distribution Network(CDN)은 이와 같은 컨텐츠를 전송하기 위한 통신망의 한 종류이다. CDN은 최상위에 위치하는 중앙 서버(server)와 하위에 위치하는 지역 서버의 수직적 구조로 구성되어 있다. CDN의 중앙 노드(Node)에는 모든 컨텐츠를 저장하고 있는 중앙서버가 연결되어 있고, 지역 노드에는 시청 빈도가 많은 일부 컨텐츠가 저장되어 있다. 고객이 전송을 요청한 컨텐츠가 지역 서버에 저장되어 있으면, 컨텐츠는 지역 서버로부터 고객에게 바로 전송된다. 지역 서버에 저장되어 있지 않고 중앙 서버에만 저장되어 있는 컨텐츠는 중앙 서버와 지역 서버를 잇는 백본 통신망(Backbone Network)을 거쳐 지역 노드로 전송된 후, 지역 통신망(Local Network)을 통해 고객에게 보내진다.
VoD 시스템의 운영 비용을 최대한 감소시키는 것은 VoD 시스템을 효율적으로 운영하는 방법 중 하나이다. 운영 비용은 컨텐츠 저장 비용과 전송 비용으로 구성된다. 지역 서버와 고객을 연결하는 지역 통신망은 컨텐츠의 저장 위치에 관계없이 반드시 거치게 되므로 백본 통신망의 사용량이 전송 비용에 영향을 미치게 된다. 백본 통신망을 최대한 적게 이용하기 위해서는 시청량이 많은 컨텐츠를 지역 서버에 저장할 필요가 있다. 지역 서버에 저장되는 컨텐츠의 개수에 따라 중앙 서버로부터 전송되는 컨텐츠가 결정되며, 이로부터 백본 통신망을 이용하여 전송되는 컨텐츠의 용량이 결정된다. 한편, 지역 서버에 많은 컨텐츠를 저장하게 되면 저장 비용이 증가하게 된다. 따라서, 전체 운영 비용을 최소화하기 위해서는 지역 서버에 저장되는 컨텐츠의 수를 적절히 결정할 필요가 있다.
본 논문에서는 고객의 컨텐츠 시청시간에 대한 확률분포를 추정하고, 이를 비용 모형에 적용함으로써 지역 서버에 저장할 최적의 컨텐츠 개수를 결정하고자 한다.