LEACH算法是一种无线传感器网络路由协议，来源于Wendi Rabiner Heinzelman, Anantha Chandrakasan, 和Hari Balakrishnan三人在2000年Proceedings of the 33rd Hawaii International Conference on System Sciences上的一篇文章Energy-Efficient Communication Protocol for Wireless Microsensor Networks。
该算法基本思想是：以循环的方式随机选择簇头节点，将整个网络的能量负载平均分配到每个传感器节点中，从而达到降低网络能源消耗、提高网络整体生存时间的目的。仿真表明，与一般的平面多跳路由协议和静态分层算法相比，LEACH分簇协议可以将网络生命周期延长15%。
LEACH在运行过程中不断的循环执行簇的重构过程，每个簇重构过程可以用回合的概念来描述。每个回合可以分成两个阶段：簇的建立阶段和传输数据的稳定阶段。为了节省资源开销，稳定阶段的持续时间要大于建立阶段的持续时间。簇的建立过程可分成4个阶段：簇头节点的选择、簇头节点的广播、簇头节点的建立和调度机制的生成。
簇头节点的选择依据网络中所需要的簇头节点总数和迄今为止每个节点已成为簇头节点的次数来决定。具体的选择办法是：每个传感器节点随机选择0-1之间的一个值。如果选定的值小于某一个阈值，那么这个节点成为簇头节点。
选定簇头节点后，通过广播告知整个网络。网络中的其他节点根据接收信息的信号强度决定从属的簇，并通知相应的簇头节点，完成簇的建立。最后，簇头节点采用TDMA方式为簇中每个节点分配向其传递数据的时间点。
稳定阶段中，传感器节点将采集的数据传送到簇头节点。簇头节点对簇中所有节点所采集的数据进行信息融合后再传送给汇聚节点，这是一种较少通信业务量的合理工作模型。稳定阶段持续一段时间后，网络重新进入簇的建立阶段，进行下一回合的簇重构，不断循环，每个簇采用不同的CDMA代码进行通信来减少其他簇内节点的干扰。
能量有限性是无线传感器网络(WSN)的最重要的特性,在网络路由算法中也是优先考虑的一个主要因素。LEACH路由协议是无线传感器网络中被广泛应用的分层协议,但其簇头选取的随机性,不可避免的使该协议存在着簇头选择不合理,节点能耗不均衡的缺点。针对经典分簇算法LEACH在簇首选举方面的不均匀性,提出一种多属性的簇首选举算法(Multi Attribute Cluster Head Election Algorithm,MACHE),该算法首先根据节点的分布规律、网络与能耗模型,推算出周期内簇首的最优个数。每个周期初始选举时,根据节点接收信号的强度、节点的剩余能量、节点的相关度对LEACH算法的簇首选举阀值方法进行改进。
参考资料
《无线传感器网络：技术、协议与应用》 2019中国科学院信息工程研究所
