LEACH là một thuật toán ựịnh tuyến ựược thiết kế ựể thu thập và phân phối dữ liệu ựến các bộ góp dữ liệu, thường là các trạm gốc (base station). đối tượng chắnh của LEACH là:
Kéo dài thời gian sống của mạng
Giảm năng lượng tiêu thụ tại các node mạng
Dùng sự tập hợp dữ liệu ựể giảm số thông ựiệp cần truyền ựi
LEACH xây dựng cấu trúc mạng thành các cluster. Mỗi cluster ựược quản lý bởi các nút chắnh gọi là cluster head. LEACH lựa chọn ngẫu nhiên một số node cảm biến ựể trở thành các node chắnh và quay vòng vai trò này ựể phân bố ựều tải năng lượng giữa các node cảm biến trong mạng. Ở LEACH, các node chắnh nén các dữ liệu ựến từ các nút khác trong nhóm của chúng và gửi các gói dữ liệu thu thập này tới trạm gốc nhằm mục ựắch giảm số lượng thông tin truyền phát về trạm gốc. Việc thu thập số liệu ựược thực hiện tập trung và theo chu kỳ. Do vậy giao thức này thực sự thắch ứng khi có nhu cầu trao ựổi theo dõi thường xuyên của mạng cảm biến.Thực tế, người sử dụng có thể không cần tất cả số liệu ngay lập tức, cho nên việc truyền phát số liệu theo chu kỳ là không cần thiết và có thể làm suy giảm nguồn năng lượng giới hạn của các node cảm biến. Sau một khoảng thời gian cho trước, việc quay vòng ngẫu nhiên thay ựổi vai trò của node chắnh ựược tiến hành sao cho có sự tiêu tán năng lượng ựều giữa các node cảm biến trong mạng.
Hoạt ựộng của LEACH ựược phân tách thành hai pha, pha thiết lập và pha ổn ựịnh trạng tháị Ở trong pha thiết lập, các nhóm ựược tổ chức và các node chắnh ựược lựa chọn. Còn ở giai ựoạn ổn ựịnh trạng thái, việc truyền số liệu thực sự về các trạm gốc ựược tiến hành. Khoảng thời gian tồn tại của pha ổn ựịnh trạng thái thường dài hơn so với thời gian thiết lập ban ựầu ựể giảm tối thiểu tổng chi phắ.
Hình 3.8: 2 trạng thái pha LEACH.
Tất cả các node chắnh ựược lựa chọn phát quảng bá một bản tin thông báo tới tất cả các node còn lại trong mạng rằng chúng là các node chắnh mớị Các node khác, không phải là node chắnh sau khi nhận ựược bản tin thông báo này sẽ quyết ựịnh thuộc về một nhóm nào ựó mà chúng muốn. Quyết ựịnh này dựa trên cường ựộ tắn hiệu của bản tin thông báọ Các nút không phải là node chắnh sẽ thông báo cho các node chắnh thắch ứng rằng chúng sẽ là thành viên của nhóm. Sau khi thu nhận ựược tất cả các bản tin từ các node muốn gia nhập nhóm và dựa trên số lượng các node thành viên của nhóm, node chắnh sẽ tạo ra một ựịnh thời TDMA, và cấp cho mỗi node một khe thời gian khi nó truyền phát. định thời (Schedule) ựược quảng bá tới tất cả các node của nhóm. LEACH dùng kỹ thuật ựa truy cập theo mã_CDMA ựể giảm xung ựột giữa các node trong và ngoài cluster. Mã ựược chọn lựa cẩn thận ựể giảm can nhiễu giữa các cluster.
LEACH cung cấp một mô hình tốt mà các thuật toán nội bộ và tập hợp dữ liệu có thể ựược thực hiện trong các nút chắnh ựược lựa chọn một cách ngẫu nhiên. điều này làm giảm quá tải thông tin và cung cấp một tập hợp tin cậy các số liệu cho người sử dụng cuối cùng. LEACH góp phần giảm ựáng kể năng lượng tiêu thụ và kéo dài hơn thời gian hoạt ựộng của mạng cảm biến so với trường hợp mạng gồm các nhóm cố ựịnh.
Tuy nhiên, LEACH có một số nhược ựiểm:
- LEACH chưa xác ựịnh cụ thể ựược số lượng tối ưu các nút chắnh của mạng khi mà các mạng khác nhau có cấu hình, mật ựộ và số lượng nút khác nhaụ
thực hiện.
- Các nút chắnh ở xa trạm gốc sẽ tiêu thụ nhiều năng lượng hơn và nhanh chóng dừng hoạt ựộng hơn các nút khác.
- Tất cả các node có thể kết nối với trạm gốc qua một chặng có thể không khả thi vì khả năng và năng lượng cung cấp cho các node thay ựổi theo thời gian.
- Khoảng thời gian của pha ổn ựịnh trạng thái ảnh hưởng lớn ựến năng lượng tiêu thụ. Khoảng ổn ựịnh trạng thái ngắn làm tăng overhead (chi phắ cho ựiều khiển giao thức), trong khi khoảng ổn ựịnh trạng thái kéo dài làm sụt giảm năng lượng nhanh chóng.
LEACH làm giảm năng lượng tiêu thụ. Các node không phải gởi dữ liệu trực tiếp ựến trạm gốc. Yêu cầu năng lượng trong LEACH phân bố ựều cho tất cả các node bởi vì chúng ựóng vai trò như nhau trong việc lựa chọn node chắnh. LEACH thực sự là một thuật toán phân bố, không yêu cầu thông tin ựiều khiển từ trạm gốc. Quản lý các nhóm cục bộ không cần các thông tin chung của toàn mạng. Các kết quả mô phỏng cho thấy, LEACH vượt trội hơn so với các giao thức ựịnh tuyến truyền thống như ựịnh tuyến ựa chặng và truyền trực tiếp, ựịnh tuyến năng lượng tối thiểu, và giải thuật ựịnh tuyến phân nhóm tĩnh.