LEACH協議是傳感器中具有負載均衡的很有用的一種協議。那么針對這種協議，我們今天就來詳細學習一下。首先基于原理，我們先來了解一下它的算法。該算法基本思想是：以循環的方式隨機選擇蔟首節點，將整個網絡的能量負載平均分配到每個傳感器節點中，從而達到降低網絡能源消耗、提高網絡整體生存時間的目的。仿真表明，與一般的平面多跳路由協議和靜態分層算法相比，LEACH協議可以將網絡生命周期延長15%。

LEACH在運行過程中不斷的循環執行蔟的重構過程，每個蔟重構過程可以用回合的概念來描述。每個回合可以分成兩個階段：蔟的建立階段和傳輸數據的穩定階段。為了節省資源開銷，穩定階段的持續時間要大于建立階段的持續時間。蔟的建立過程可分成4個階段：蔟首節點的選擇、蔟首節點的廣播、蔟首節點的建立和調度機制的生成。

蔟首節點的選擇依據網絡中所需要的蔟首節點總數和迄今為止每個節點已成為蔟首節點的次數來決定。具體的選擇辦法是：每個傳感器節點隨機選擇0-1之間的一個值。如果選定的值小于某一個閥值，那么這個節點成為蔟首節點。

選定蔟首節點后，通過廣播告知整個網絡。網絡中的其他節點根據接收信息的信號強度決定從屬的蔟，并通知相應的蔟首節點，完成蔟的建立。***，蔟首節點采用TDMA方式為蔟中每個節點分配向其傳遞數據的時間點。

穩定階段中，傳感器節點將采集的數據傳送到蔟首節點。蔟首節點對蔟中所有節點所采集的數據進行信息融合后再傳送給匯聚節點，這是一種叫少通信業務量的合理工作模型。穩定階段持續一段時間后，網絡重新進入蔟的建立階段，進行下一回合的蔟重構，不斷循環，每個蔟采用不同的CDMA代碼進行通信來減少其他蔟內節點的干擾。

LEACH協議主要分為兩個階段：即簇建立階段(setup phase)和穩定運行階段(ready phase)。簇建立階段和穩定運行階段所持續的時間總和為一輪(round)。為減少協議開銷，穩定運行階段的持續時間要長于簇建立階段。

在簇建立階段，傳感器節點隨機生成一個0，1之間的隨機數，并且與閾值T(n)做比較，如果小于該閾值，則該節點就會當選為簇頭。在穩定階段，傳感器節點將采集的數據傳送到簇首節點。簇首節點對采集的數據進行數據融合后再將信息傳送給匯聚中心，匯聚中心將數據傳送給監控中心來進行數據的處理。穩定階段持續一段時間后，網絡重新進行簇的建立階段，進行下一輪的簇重建，不斷循環。

LEACH協議的特點有：

1 為了減少傳送到匯聚節點的信息數量，蔟首節點負責融合來自蔟內不同源節點所產生的數據，并將融合后的數據發送到匯聚點。

2 LEACH采用基于TDMA/CDMA的MAC層機制來減少蔟內和蔟間的沖突

3 由于數據采集是集中的和周期性的，因此該協議非常適合于要求連續監控的應用系統

4 對于終端使用者來說，由于它并不需要立即得到所有的數據，因此協議不需要周期性的傳輸數據，這樣可以達到限制傳感器節點能量消耗的目的

5 在給定的時間間隔后，協議重新選舉蔟首節點，以保證無線傳感器網絡獲取同意的能量分布

盡管LEACH能夠提高網絡的生存時間，但是 協議所使用的假設條件仍存在著一些值得討論的問題，問題這主要體現在：

1 由于LEACH假定所有節點能夠與匯聚節點直接通信，并且每個節點都具備支持不同MAC協議的計算能力，因此該協議不適合在大規模的無線傳感器網絡中應用 。

2 協議沒有說明蔟首節點的數目怎么分布才能及于整個網絡。因此，很可能出現被選的蔟首節點集中在網絡某一區域的現象，這樣就會使得一些節點的周圍沒有任何蔟首節點。

3 由于LEACH假定在最初的蔟***擇回合中，所有的節點都攜帶相同的能量，并且每個成為蔟首的節點都消耗大致相同的能量。因此，協議不適合節點能量不均衡的網絡。

節點經過蔟頭選舉成為蔟頭后發布通告消息告知其他節點。其他節點根據與蔟頭節點的距離選擇加入哪個蔟。