通过 Wifi 进行的简单 TCP 通信太慢（延迟秒）？

Posted 2023-02-16

【中文标题】通过 Wifi 进行的简单 TCP 通信太慢（延迟秒）？

【英文标题】：Simple TCP communication over Wifi too slow (seconds lag)?

【发布时间】：2013-06-09 19:36:39

【问题描述】：

我正在尝试通过 Arduino 无线控制机器人（使用计算机上的 X360 控制器），这需要非常低的延迟。出于这个原因我选择了 Wifi（事实上我将流式传输视频），经过一些测试，结果发现我在使用 TCP 时有很大的延迟。这正常吗（54Mbits/s，不应该！）？我怎样才能减少它是可控的？

服务器代码（Arduino 草图）：

#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>

byte mac[] =  0x90, 0xA2, 0xDA, 0x0D, 0x48, 0x0D ; 
byte ip[] =  192, 168, 0, 11 ;    
byte gateway[] =  192, 168, 0, 254 ;
byte subnet[] =  255, 255, 255, 0 ;
byte localPort = 99;

EthernetServer server = EthernetServer(localPort);

void setup()

  // initialize the ethernet device
  Ethernet.begin(mac, ip, gateway, subnet);
  Serial.begin(9600);

  // start listening for clients
  server.begin();
  Serial.println("Server ready");


void loop()

  // if an incoming client connects, there will be bytes available to read:
  EthernetClient client = server.available();
  if (client == true) 
    Serial.println("Received:");

    byte received = 0;
    while((received = client.read()) != -1) 
      Serial.println(received);
      server.write(received);
    

    Serial.println("Over\n"); 
  

客户端代码（PC、QtCreator）：

#include <QTextStream>
#include <QTCPSocket>

QString arduinoIP = "192.168.0.11";
char arduinoPort = 99;

int main(void)

    QTcpSocket socket;
    QTextStream in(stdin);
    QTextStream out(stdout);

    out << "Connection... "; out.flush();
    socket.connectToHost(arduinoIP, arduinoPort);
    if(!socket.waitForConnected(5000)) 
        out << socket.errorString() << "\n";
    
    else 
        out << "OK\n"; out.flush(); //I don't know why \n doesn't flush

        out << "Type a message to send to the Arduino or quit to exit\n"; out.flush();

        QString command;
        in >> command;

        while(command != "quit") 
            QByteArray bufOut = command.toUtf8();
            socket.write(bufOut);
            socket.waitForReadyRead(1000); //Wait for answer (temp)
            out << "Answer: " << socket.readAll() << "\n";
        
    

    return 0;

提前感谢您的帮助。

问候， 神秘先生

【问题讨论】：

我认为发布它也是一个好主意，因为在网络上绝对没有（据我所知，经过数小时的搜索），我们可以找到一个简单的应用程序（服务器和客户端）通过以太网/wifi 在 PC 和 arduino 之间进行通信，而不使用 HTTP。通常这个评论应该足以被谷歌索引并帮助那些正在寻找这个的人。考虑到这一点，请随时帮助我改进此代码。

【参考方案1】：

TCP 连接需要更多的数据包来提供可靠的数据传输。 TCP 不意味着低延迟，它意味着可靠地传输流数据。例如，如果您要发送文件，则需要接收所有数据包并按正确的顺序拼凑在一起。

您会看到带宽和延迟不相关的事实。大多数流视频系统预先缓冲数据以提供传输流中没有中断的假象。潜在的行为是传输延迟可能会抖动，但缓冲的数据会保持连续流的感知。

对于您的应用程序，请考虑使用 UDP。

UDP on Arduino

TCP 是流，UDP 用于小消息。您的决定将围绕以下问题：

如果一个数据包被发送但从未收到，会有什么影响？

在控制器输入的情况下，最好直接忽略丢失的数据并接收下一次传输。我从您的问题推测您将重复发送控制器的状态（从左到右？）如果是这样，UDP 是您的选择。如果您选择 TCP，则行为将是在发送下一个数据之前不断重试以恢复丢失的数据。在您的用例中，您不妨发送下一个控制器状态，而不是尝试恢复流。

【讨论】：

非常好的答案，非常感谢。我曾考虑过 UDP，因为我听说它更快，但我更喜欢 TCP，因为我对丢失数据感到不安（它迫使我发送所有状态，而不仅仅是按钮命令），我认为吞吐量会是足够的安全协议。我将切换到 UDP 并让您知道。 - 我应该将主题标记为已解决并为 UDP 重新做一个以防万一它出错还是让这个主题保持打开状态？

像魅力一样工作。谢谢，这是一个巨大的差异！

【参考方案2】：

你检查过那些相当笼统的评论吗？

1) 您是否检查过您的 Wi-Fi 频谱。重叠的通道会导致丢包。这些数据包将在一个小的额外延迟下重新传输。一个很好的帮助工具：http://www.metageek.net/products/inssider/

2) 您的 Arduino 是否没有被网络上其他设备的广播数据包淹没。也许您的网络堆栈正忙于检查和忽略广播数据包。 TCP 连接的数据包可以被丢弃，也可以重新传输。为您的 PC 和 Arduino 尝试一个私有 AP 并查看性能。

【讨论】：

感谢您的回答。计算机和 arduino+ethernet shield 都单独连接到处于 AP 模式的 TP-LINK nano。我明天会检查频谱，可能需要相应地更改频道，但它真的可以为这样的延迟负责吗？

我正在研究 Miracast 解决方案。该标准通过 Wi-Fi 发送视频。在非常糟糕的 Wi-Fi 环境中，延迟可能会比正常情况长 400 毫秒（不是秒！！）。我们也使用 UDP 来发送视频数据。请参阅下一个命令。您还可以分享您的 Arduino 上的处理器吗？几年前，我在一个基本的微控制器上使用 lwip。如果 lwip 的网络堆栈接收到大量流量，则微控制器的速度非常慢。这就是我要求您使用专用网络的原因。

这是一个 Arduino mega 2560。就像 jdr5ca 说的，延迟可能来自预缓冲，我会考虑改为 UDP 通信并回复您。

【参考方案3】：

UDP 真的更快，我用这个测试代码代替：

#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H

#include <QMainWindow>
#include <QTimer>
#include <QVBoxLayout>
#include <QSpinBox>
#include <QtNetwork/QUdpSocket>

class MainWindow : public QMainWindow

    Q_OBJECT

public:
    explicit MainWindow(QWidget *parent = 0);
    ~MainWindow();

public slots:
    void onTimer();

private:
    QTimer timer;
    QVBoxLayout layout;
    QWidget centralW;
    QSpinBox sendBox;
    QSpinBox receiveBox;

    QUdpSocket *socket;
;

#endif // MAINWINDOW_H

#include "mainwindow.h"

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :
    QMainWindow(parent)

    connect(&timer, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(onTimer()));
    timer.start(100);
    sendBox.setMaximum(1000);
    layout.addWidget(&sendBox);
    receiveBox.setMaximum(1000);
    layout.addWidget(&receiveBox);
    centralW.setLayout(&layout);
    setCentralWidget(&centralW);

    socket = new QUdpSocket(this);


MainWindow::~MainWindow()



void MainWindow::onTimer() 
    QByteArray datagram = QByteArray::number(sendBox.value());
    socket->writeDatagram(datagram.data(), datagram.size(), QHostAddress("192.168.0.11"), 99);

    if(socket->hasPendingDatagrams()) 
        datagram.resize(socket->pendingDatagramSize());
        socket->readDatagram(datagram.data(), datagram.size());
        receiveBox.setValue(QString(datagram.data()).toInt());
    

在服务器端：

#include <SPI.h>         // needed for Arduino versions later than 0018
#include <Ethernet.h>
#include <EthernetUdp.h>         // UDP library from: [e-mail] 12/30/2008

byte mac[] =  0x90, 0xA2, 0xDA, 0x0D, 0x48, 0x0D ; 
byte ip[] =  192, 168, 0, 11 ;    
byte gateway[] =  192, 168, 0, 254 ;
byte subnet[] =  255, 255, 255, 0 ;
byte localPort = 99;

EthernetUDP Udp;

void setup() 
  Ethernet.begin(mac,ip);
  Udp.begin(localPort);

  Serial.begin(9600);


void loop() 
  // if there's data available, read a packet
  int packetSize = Udp.parsePacket();
  if(packetSize)
  
    static char buffer[UDP_TX_PACKET_MAX_SIZE]; //buffer to hold incoming packet,

    //Udp.read does not erase the rest of the buffer, without that we would
    //get 989 instead of 98 after having entered 999 for example
    for(int i = 0; i < UDP_TX_PACKET_MAX_SIZE; ++i) buffer[i] = 0; 

    Udp.read(buffer,UDP_TX_PACKET_MAX_SIZE);
    Serial.println(buffer);

    // send a reply, to the IP address and port that sent us the packet we received
    Udp.beginPacket(Udp.remoteIP(), Udp.remotePort());
    Udp.write(buffer);
    Udp.endPacket();