# 图传性能排查与验证（2026-10-18）

本文保留早期短时对照；当前交付已回退到 15 dBm，功率、距离与发送拥塞分析见 [POWER.md](POWER.md)，阻塞处理见 [REALTIME.md](REALTIME.md)。此前约 30 fps 与回显延迟数据见 [LATENCY.md](LATENCY.md)，更早验证见 [STABILITY.md](STABILITY.md)。下列数字对应当时的传感器时序和网络状态。

## 环境与结论

测试使用当前 ESP32-S3-N16R8 / OV5640，VGA 640×480、8 MB PSRAM、CPU 240 MHz、ESP-IDF v5.5.5。板端连接 2.4 GHz Wi-Fi，实际协商 HT20 / CCMP，主要有效窗口的信号约 −18～−32 dBm；Windows 通过同一路由器通信，Mihomo TUN 始终保持启用。单客户端对照使用 1 MiB 接收缓冲，每 800 ms 单播续订。

传感器在 CPU0 和 CPU1 均可输出约 22.2 fps。低帧率期间持续出现 `sendto` 的 `ENOMEM`（errno 12），完整帧提交率低于采集率，客户端收到不完整分片。普通系统内存仍有约 100 KiB 以上可用，证据指向无线发送拥塞与驱动缓冲回压。核绑定和单独扩大 Windows 缓冲均未解决主要瓶颈。

降低最大发射功率、使用视频队列，并降低单帧大小后有所改善。功率切换对照中，20 dBm 的窗口明显恶化，10 dBm 的两次窗口约 12 fps；14 dBm 的结果仍有波动。仅凭这些数据无法确定供电、天线、射频或 AP 的具体物理原因。

## 接收端对照

| 配置 | 时长 | 完整帧 | 窗口 fps | 帧损失 | 完整帧间隔 P95 | 分片组装 P95 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 问题复测：20 dBm / 普通队列 / quality 12 | 30 s | 165 | 5.49 | 74.69% | 672.0 ms | 109.0 ms |
| 14 dBm / 普通队列 / quality 12 | 30 s | 477 | 15.88 | 27.84% | 242.2 ms | 145.4 ms |
| 14 dBm / 视频队列 / quality 12 | 60 s | 1091 | 18.18 | 17.41% | 194.4 ms | 103.2 ms |
| 该阶段选择：14 dBm / 视频队列 / quality 18 | 60 s | 1177 | 19.62 | 11.30% | 192.8 ms | 94.2 ms |

表中 fps = 完整帧数 / 整个测量时长。帧损失包括被替换的不完整帧、超时及帧号缺口；末尾仍在接收的帧不计损失。丢帧率与旧客户端的口径不同，旧版会低估实际丢帧。

无线链路有明显时变，早期其它窗口也出现过约 5～15 fps，表格不是长期保证或所有板卡的通用最优参数。前两行使用 CPU0，后两行使用 CPU1；核绑定对照未消除发送拥塞，最终保留显式 CPU1 配置。关闭 AMPDU 的试验几乎无法得到完整帧，已撤回；忙等重试也已撤回。另一次 40 ms 重试预算试验期间，有新客户端加入导致两个订阅者，且信号和画面复杂度变化；该轮约 12.6 fps，不能用于证明重试预算的单项影响，未作为最终配置依据。

## 最终参数与改动

- 该测试阶段本机 `.env` 选择 `CAM_QUALITY=18`、`WIFI_TX_POWER_DBM=14`。分辨率保持 VGA；quality 数字增大表示压缩更强，细节会有所损失。仓库默认 quality 仍为 12，未设置发射功率时保留 SDK 默认上限；当前功率选择见 [POWER.md](POWER.md)。
- 视频 socket 设置 `IP_TOS=128`，使用 AC_VI，并保留 AMPDU；64 个动态 TX 缓冲、TX BA window 32、FreeRTOS 1000 Hz。JPEG 在 PSRAM 中原地读取，仅复用一个数据报缓冲；临时发送失败让出调度重试，等待预算为每帧 25 ms。
- 客户端按发现的设备 IP 定向续订，接收缓冲请求 1 MiB。随机会话 ID 让同一会话的端口变化更新目标地址；旧固定 ID 保留按地址区分。实测迁移后旧端口无新视频，新端口继续接收；两个旧版订阅仍各自收到数据。
- 接收器拒绝迟到旧帧、重复完成帧和矛盾分片，处理帧号回绕、设备重启及超时。视频 WebSocket 只保留各路最新帧；前端每路至多一次解码与一张最新待解码帧，避免持续积压。

## Windows 实际客户端验证

使用已构建的 release EXE 和独立裁判端测试配置，非演示模式。原用户配置、密码和绑定保留。

约 30 秒窗口中，后端完整帧增量 624、丢帧增量 38，窗口帧损失约 5.74%。界面连接存在，独立观察连接收到 619 张完整 JPEG，通道帧率 20.62 fps，帧间隔 P95 为 103.0 ms，无损坏 JPEG。

这项验证覆盖真实板卡、UDP 接收与重组、GUI 的 WebSocket 连接及二进制视频通道。另有 20 项协议测试、83 项客户端核心测试、9 项后端视频通道测试、5 项前端解码队列测试，以及 Windows 类型检查和生产打包通过。未将整个后端测试集或录制功能记为已验证。

**时间边界：**组装耗时是首末分片到达的差值，帧间隔是相邻完整帧到达的差值，均不是摄像头到屏幕的端到端延迟。未做两端时钟同步或实际屏幕的光学延迟测量，也未自动验证 WebView 最终绘制像素。

## 复测与原始记录

先退出其它图传接收进程，避免增加订阅负载：

```text
python scripts/perf_probe.py <板卡IP> --seconds 60 --json perf.json --save-frame frame.jpg
```

本机原始 JSON、抽帧和串口日志在 `target/camera-diagnostics/`，随构建缓存忽略；主要文件为 `fps-core0-raw.json`、`fps-tx14-raw.json`、`fps-quality12-raw.json`、`fps-final-raw.json`、`fps-final-client-result.json`、`session-migration.json`。固件与 Windows 制品的 `BUILD-INFO.json` 记录最终测量及验证范围，ZIP 不包含用户运行配置。

设计依据：[ESP-IDF 5.5.5 的 UDP 发送回压说明](https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/v5.5.5/esp32s3/api-guides/lwip.html#limitations)、[Wi-Fi QoS 的 IP precedence / AC_VI 映射](https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/v5.5.5/esp32s3/api-guides/wifi.html#wi-fi-qos)。这些文档说明机制，性能数字来自上述本机测量。