LEACH là một trong những giải thuật định tuyến phân cấp cho mạng cảm biến. Ý tưởng là để hình thành các node cảm biến dựa vào cường độ tín hiệu nhận được và dùng các node chủ của cụm như là các router đến các trạm cơ sở. Việc này sẽ tiết kiệm năng lượng vì quá trình truyền chỉ có thực hiện bằng các cluster head thay cho việc sử dụng tất cả các node cảm biến. Số lượng các node chủ tối ưu của cụm là khoảng 5% tổng lượng node.
Trong giao thức LEACH, mục đích của nó là lựa chọn ngẫu nhiên các node cảm biến làm cluster head, do đó việc tiêu hao năng lượng khi liên lạc với trạm cơ sở được trải đều ra cho tất cả các node trong mạng. Quá trình hoạt động của LEACH được chia thành
2 pha thiết lập và ổn định. Thời gian pha ổn định kéo dài hơn so với thời gian của pha thiết lập để giảm thiểu phần điều khiển.
Pha thiết lập
Các cụm được hình thành và các node chủ được lựa chọn. Một node cảm biến lựa chọn số ngẫu nhiên giữa 0 và 1. Nếu số này nhỏ hơn ngưỡng T(n) thì node cảm biến sẽ thành node chủ. T(n) được tính như sau:
)/ / 1 mod ( * 1 ) ( p r p p n T nếu nG 0 ) (n T còn lại Trong đó p: tỉ lệ phần trăm nút chủ r: chu kì hiện tại
G: tập hợp các nút không được lựa chọn làm nút chủ trong 1/P chu kì cuối.
Mỗi cluster head được lựa chọn sẽ truyền thông tin quảng bá cho các node còn lại trong mạng bản tin thông báo rằng chúng là node chủ mới. Các node còn lại không là node chủ, khi nhận được bản tin quảng bá, chúng sẽ quyết định chúng thuộc về cụm của node chủ nào. Quyết định này dựa trên độ mạnh của tín hiệu của bản tin quảng bá các node chủ cụm phát đi mà chúng nhận được. Các node không phải chủ cụm này sẽ thông báo cho node chủ cụm rằng chúng sẽ thuộc về cụm nào. Sau khi các node chủ cụm nhận được hết các thông báo của các node thuộc về cụm của chúng, căn cứ vào số node trong cụm, node chủ cụm sẽ chỉ định thời gian mà các node trong cụm gửi dữ liệu đến cho nó dựa trên TDMA.
Pha ổn định
Các node bắt đầu thu thập dữ liệu và gửi dữ liệu đến các node chủ cụm. Các node chủ cụm sẽ tích hợp dữ liệu của các node trong cụm gửi đến trước khi gửi dữ liệu đến
trạm cơ sở. Sau một khoảng thời gian trong pha ổn định, mạng sẽ trở lại pha thiết lập và vào bước lựa chọn node chủ cụm mới.
Khi sử dụng giao thức LEACH thì giảm được sự hao phí năng lượng so với truyền trực tiếp và so với các giải thuật định tuyến truyền năng lượng tối thiểu. Các node cảm biến có thể ngừng hoạt động ngẫu nhiên và các cụm động sẽ làm tăng thời gian sống của toàn mạng. Tuy nhiên LEACH dùng định tuyến đơn điểm, các node có thể truyền trực tiếp đến các cluster head và trạm cơ sở. Vì thế nó sẽ không thích hợp với mạng mà triển khai trên diện rộng. Hơn nữa, ý tưởng về các cụm động đòi hỏi số lượng mào đầu lớn, ví dụ như các sự thay đổi node chủ, quảng bá…