1. 引言
在全球通信网络技术快速发展的今天，平板电脑和智能手机等新型无线设备的出现已经逐渐取代了电脑、打印机、传真机和移动电话等设备传统的有线链接 [1] 。现在市场上已有的无线通信技术，比如像3G、4G、Bluetooth、HomeRF、UWB等无线通信链接技术，都有其各自的优势和应用定位 [2] 。爱立信公司在1998年提出了一种低成本、低功耗的无线链接技术——蓝牙(Bluetooth)技术。它也是短距离的无线通信技术，工作在2.4 GHz~2.485 GHz的ISM频段 [3] ，是基于数据包、有着f主从架构的协议，采用跳频技术，将要传输的数据分割成数据包，再进行传输，数据传输可以随时在主设备和其他设备之间进行。蓝牙技术也具有很强的可移植性，可以应用于很多通信场合 [4] 。比如像耳机、名片交换、无线拨号上网等。蓝牙可以构成固定设备和移动设备在通信信息传递中的资源共用 [5] 。它集成的电路也非常简单，容易实现，易于推广，方便应用于全球范围内的无线通信链接。
针对基于蓝牙的手机和计算机直接的通信，市场上产品很多，但大多是商家提供的基于硬件的产品 [6] ，比如车载电话、蓝牙耳机、蓝牙音箱等，用蓝牙实现手机和计算机文本信息和大文件的资料却很少。移动通信技术的发展越来越迅速，推动了信息时代的发展，在移动通讯技术中，蓝牙技术成为一项重要技术，蓝牙技术为移动技术的发展提供了广阔的前景，蓝牙技术在手机中的应用，能够实现手机在无线连接的方式下传输文件，实现了无线通信。
目前基于蓝牙的手机和计算机文本信息传输，尤其是大文件传输存在着严重的传输不稳定的问题，大文件传输主要采用直接调用Obex协议的方法，用这种方法传输大文件速率不高，效率也不稳定。论文致力于解决蓝牙传输大文件效率不稳定的问题，在分析复杂的蓝牙底层协议基础上，自行开发了相对应的通信程序。设计了蓝牙大文件重传机制，解决了蓝牙传输大文件效率不稳定问题。蓝牙的传输速率为1 Mb/s，传输大文件容易产生丢包现象，需要在传输过程中采取重传机制保证传输质量。
2. 蓝牙通信数据交换模块设计
OBEX为Object Exchange，用于在蓝牙设备间传数据对象，来源于红外定义的协议，后被蓝牙采用 [7] 。OBEX在蓝牙协议层中的位置如图1所示(在之前的OBEX版本中，OBEX是通过RFCOMM挂在L2CAP上的)。
2.1. 蓝牙Object Model
OBEX定义了Object model来进行数据的交换，形式为Request-Response。OBEX定义了Headers来描述数据，结构如下：
1byte
n byte
由HI和HV两部分组成。HI的最高两位表示这个Header的编码形式，低6位表示header的类型，HV表示数据实体。
高两位的编码如图2所示。
Figure 1. Position of OBEX in the bluetooth protocol layer
图1. OBEX在蓝牙协议层中的位置
Figure 2. Object model high two-bit encoding
图2. Object model高两位编码
0x00和0x40两种后面会跟上2字节的length(length prefixed)，表示的是整个Header的长度，包括HI和HV [8] 。
低6位的定义类型如图3所示。
提一下End-Of-Body，用来表示数据传输的最后一个data chunk。
2.2. 蓝牙通信Request和Response
在OBEX的规定中，Client和Server通过request-response的形式来进行对话，交换的数据包含在这两种包中 [9] ，分别定义如下：
参数opcode表示该request的类型，length表示整个request的字节数，最后跟着的是第2节中定义的各种Headers
1) Opcode有如下几种形式，如图4所示。
2) Opcode的最高位称为Final bit，用来表示某一个request的最后一个packrt，这个在下面的例子中说明。
Response format
参数response code表示该response的类型，length表示整个request的字节数，最后跟着的是第2节中定义的各种Headers。
3) response code的最高位称为Final bit，用来表示可以继续传输数据 [11] ，这个在下面的例子中说明，其有如下几种，如图5所示。
3. 基于BlueSolei的蓝牙设备二次开发
利用OBEX协议自行开发的蓝牙传输系统传输速度为15 s/M，而采用BlueSolei的商业蓝牙产品，速度可以达到7 s/M。但这些设备需要手动操作完成文件传输等功能。因此，需要对商业蓝牙适配器进行二次开发，实现由程序控制文件等信息的处理。
论文采用基于BlueSolei的商业千月QY015蓝牙适配器4.0进行二次开发，实现文件传输原理是在手机端开启文件传输协议(Ftp)服务，计算机端访问Ftp服务。
3.1. 流程图设计
基于BlueSolei的蓝牙设备二次开发的流程图如图6所示。
Figure 6. Flowchart of two development of Bluetooth devices based on BlueSolei
图6. 基于BlueSolei的蓝牙设备二次开发的流程图
第一步，下载BlueSolei PC平台SDK，网址为： http://www.bluesoleil.com/products/S000120140708-0001.html
第二步，开发文件传输功能模块，产生独立可执行文件；
第三步，在手机端安装BlueToothFTP服务软件http://www.medieval.it/blueftp-pc/menu-id-70.html；
第四步，手机端开启ftp服务，pc端通过ftp功能完成文件的传输。
3.2. 文件传送与接收程序设计
@Override
//获取远程FTP服务器文件
public String pull(String localDoc, String androidDoc) { cu.runConsole(new String[]{BLEFTP 4 F +path+localDoc+ + androidDoc});
logger.info(pull BLEFTP 4 F +path+localDoc+ + androidDoc);
return cu.input;
}
//传送本地文件到远程FTP服务器
@Override
public String push(String localDoc, String androidDoc) {
cu.runConsole(new String[]{BLEFTP 5 F +path+localDoc+ + androidDoc});
logger.info(push BLEFTP 5 F +path+localDoc+ + androidDoc);
return cu.input;
}
4. 重传机制
手机端每次只能向计算机发20字节数据，如果要连续发送几百字节，如果不进行流量控制，就会丢包。根据规范，每次向SDK层写一包数据，SDK发送成功后，会有一个接口通知应用层。但在实际测试发现，某些手机采用这种方式控制流量，还是会丢包，只能在两包数据之间认为延迟50ms左右。在用蓝牙传输大文件，更容易产生丢包现象，为提高传输质量，设计了重传机制。
4.1. 重传机制流程图设计
重传机制流程图，如图7所示。
Figure 7. Flowchart of retransmission mechanism
图7. 重传机制流程图
第一步：传输
计算机通过蓝牙传输文件给手机，等待手机确认。
第二步：确认
计算机远程确认手机是否存在要传输的文件，如果存在，则告诉计算机传输结束，如果不存在，再进入重传过程。
第三步：重传
找到没有传输成功的文件，进入第一步。如果三次重传都没有成功，则提示传输失败。
4.2. 重传机制程序设计
int isok = 0; //定义isok为重传标志
int isdownloadAllTeskXMLok = 0;
//定义isdownloadAllTeskXMLok为文件存在标志
do{
isok++;
isdownloadAllTeskXMLok = xs.downloadAllTeskXML();
if(isdownloadAllTeskXMLok != 0 ){ //判断是否传输成功
isok=5;
}
Thread.sleep(1000);
}while(isok<=3);//三次重传
5. 性能测试
实测表明，用BlueSoleil + FTP这种方法比直接调用Obex协议传输速度提高了1倍，达到141.51 k/s。具体性能测试结果如表1所示：
由表1性能测试结果可知，针对大文件的传输，采用直接调用Obex协议的方法传输时间较长，而采用BlueSoleil + FTP这种方法传输时间缩短了一半。实验结果表明，相比于直接调用Obex协议，采用BlueSoleil + FTP这种方法传输速度提高了1倍，达到141.51 k/s。
6. 结束语
Bluetooth是近年来发展迅速的无线通信技术，它具有低成本、低功耗、简单方便的特点。文章首先分析了蓝牙OBEX传输协议，针对大文件传输问题，提出了BlueSoleil + FTP的大文件传输方法，并且设计三次重传机制保证了传输的稳定性。企业实际应用表明该方法性能优良，解决了蓝牙大文件传输问题。
基金项目
陕西省科技厅资助项目(编号：2017GY-070)，陕西省教育厅资助项目(编号：17JK0377)西安市科技局资助项目(编号：2017075CG)。