LEACH協(xié)議的有關(guān)內(nèi)容我們這次講解的是算法和階段的建立。那么對(duì)于這個(gè)原理算法大家還是要有一定的了解的。那么，下面我們就來簡(jiǎn)單地闡述一下。該算法基本思想是：以循環(huán)的方式隨機(jī)選擇蔟首節(jié)點(diǎn)，將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能量負(fù)載平均分配到每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)中，從而達(dá)到降低網(wǎng)絡(luò)能源消耗、提高網(wǎng)絡(luò)整體生存時(shí)間的目的。仿真表明，與一般的平面多跳路由協(xié)議和靜態(tài)分層算法相比，LEACH協(xié)議可以將網(wǎng)絡(luò)生命周期延長(zhǎng)15%。

LEACH在運(yùn)行過程中不斷的循環(huán)執(zhí)行蔟的重構(gòu)過程，每個(gè)蔟重構(gòu)過程可以用回合的概念來描述。每個(gè)回合可以分成兩個(gè)階段：蔟的建立階段和傳輸數(shù)據(jù)的穩(wěn)定階段。為了節(jié)省資源開銷，穩(wěn)定階段的持續(xù)時(shí)間要大于建立階段的持續(xù)時(shí)間。蔟的建立過程可分成4個(gè)階段：蔟首節(jié)點(diǎn)的選擇、蔟首節(jié)點(diǎn)的廣播、蔟首節(jié)點(diǎn)的建立和調(diào)度機(jī)制的生成。

蔟首節(jié)點(diǎn)的選擇依據(jù)網(wǎng)絡(luò)中所需要的蔟首節(jié)點(diǎn)總數(shù)和迄今為止每個(gè)節(jié)點(diǎn)已成為蔟首節(jié)點(diǎn)的次數(shù)來決定。具體的選擇辦法是：每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)選擇0-1之間的一個(gè)值。如果選定的值小于某一個(gè)閥值，那么這個(gè)節(jié)點(diǎn)成為蔟首節(jié)點(diǎn)。

選定蔟首節(jié)點(diǎn)后，通過廣播告知整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收信息的信號(hào)強(qiáng)度決定從屬的蔟，并通知相應(yīng)的蔟首節(jié)點(diǎn)，完成蔟的建立。***，蔟首節(jié)點(diǎn)采用TDMA方式為蔟中每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配向其傳遞數(shù)據(jù)的時(shí)間點(diǎn)。

穩(wěn)定階段中，傳感器節(jié)點(diǎn)將采集的數(shù)據(jù)傳送到蔟首節(jié)點(diǎn)。蔟首節(jié)點(diǎn)對(duì)蔟中所有節(jié)點(diǎn)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行信息融合后再傳送給匯聚節(jié)點(diǎn)，這是一種叫少通信業(yè)務(wù)量的合理工作模型。穩(wěn)定階段持續(xù)一段時(shí)間后，網(wǎng)絡(luò)重新進(jìn)入蔟的建立階段，進(jìn)行下一回合的蔟重構(gòu)，不斷循環(huán)，每個(gè)蔟采用不同的CDMA代碼進(jìn)行通信來減少其他蔟內(nèi)節(jié)點(diǎn)的干擾。

LEACH協(xié)議主要分為兩個(gè)階段：即簇建立階段(setup phase)和穩(wěn)定運(yùn)行階段(ready phase)。簇建立階段和穩(wěn)定運(yùn)行階段所持續(xù)的時(shí)間總和為一輪(round)。為減少協(xié)議開銷，穩(wěn)定運(yùn)行階段的持續(xù)時(shí)間要長(zhǎng)于簇建立階段。

在簇建立階段，傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)生成一個(gè)0，1之間的隨機(jī)數(shù)，并且與閾值T(n)做比較，如果小于該閾值，則該節(jié)點(diǎn)就會(huì)當(dāng)選為簇頭。在穩(wěn)定階段，傳感器節(jié)點(diǎn)將采集的數(shù)據(jù)傳送到簇首節(jié)點(diǎn)。簇首節(jié)點(diǎn)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合后再將信息傳送給匯聚中心，匯聚中心將數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)控中心來進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。穩(wěn)定階段持續(xù)一段時(shí)間后，網(wǎng)絡(luò)重新進(jìn)行簇的建立階段，進(jìn)行下一輪的簇重建，不斷循環(huán)。

LEACH協(xié)議的特點(diǎn)有：

1 為了減少傳送到匯聚節(jié)點(diǎn)的信息數(shù)量，蔟首節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)融合來自蔟內(nèi)不同源節(jié)點(diǎn)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并將融合后的數(shù)據(jù)發(fā)送到匯聚點(diǎn)。

2 LEACH采用基于TDMA/CDMA的MAC層機(jī)制來減少蔟內(nèi)和蔟間的沖突

3 由于數(shù)據(jù)采集是集中的和周期性的，因此該協(xié)議非常適合于要求連續(xù)監(jiān)控的應(yīng)用系統(tǒng)

4 對(duì)于終端使用者來說，由于它并不需要立即得到所有的數(shù)據(jù)，因此協(xié)議不需要周期性的傳輸數(shù)據(jù)，這樣可以達(dá)到限制傳感器節(jié)點(diǎn)能量消耗的目的

5 在給定的時(shí)間間隔后，協(xié)議重新選舉蔟首節(jié)點(diǎn)，以保證無線傳感器網(wǎng)絡(luò)獲取同意的能量分布

盡管LEACH能夠提高網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間，但是 協(xié)議所使用的假設(shè)條件仍存在著一些值得討論的問題，問題這主要體現(xiàn)在：

1 由于LEACH假定所有節(jié)點(diǎn)能夠與匯聚節(jié)點(diǎn)直接通信，并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具備支持不同MAC協(xié)議的計(jì)算能力，因此該協(xié)議不適合在大規(guī)模的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用 。

2 協(xié)議沒有說明蔟首節(jié)點(diǎn)的數(shù)目怎么分布才能及于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。因此，很可能出現(xiàn)被選的蔟首節(jié)點(diǎn)集中在網(wǎng)絡(luò)某一區(qū)域的現(xiàn)象，這樣就會(huì)使得一些節(jié)點(diǎn)的周圍沒有任何蔟首節(jié)點(diǎn)。

3 由于LEACH假定在最初的蔟***擇回合中，所有的節(jié)點(diǎn)都攜帶相同的能量，并且每個(gè)成為蔟首的節(jié)點(diǎn)都消耗大致相同的能量。因此，協(xié)議不適合節(jié)點(diǎn)能量不均衡的網(wǎng)絡(luò)。

節(jié)點(diǎn)經(jīng)過蔟頭選舉成為蔟頭后發(fā)布通告消息告知其他節(jié)點(diǎn)。其他節(jié)點(diǎn)根據(jù)與蔟頭節(jié)點(diǎn)的距離選擇加入哪個(gè)蔟。