Solucionar erros de PoE Imax em Switches Catalyst 3650/3850

Introdução

Este documento descreve como solucionar problemas de erros do Power over Ethernet (PoE) Imax nos switches Catalyst 3650/3850.

Informações de Apoio

O PoE é usado pelos switches Catalyst 3650/3850 para fornecer energia a dispositivos externos, como access points sem fio (APs), telefones IP e assim por diante, através do cabo Ethernet que os conecta ao switch.

O que são erros de Imax

Um erro de Imax ocorre quando uma porta com capacidade de PoE no switch consome mais energia do que negociou. Quando um dispositivo equipado com IEEE (PD) é ativado, ele é classificado em uma classe. Dependendo da classe em que o dispositivo está, uma certa quantidade de Watts é alocada pelo switch que atua como o PSE (Power Source Equipment, equipamento de fonte de alimentação). Isso pode ser renegociado posteriormente pelo dispositivo que usa o Cisco Discovery Protocol (CDP) ou o Link Layer Discovery Protocol (LLDP) para solicitar mais ou menos energia. Isso é para permitir o orçamento de poder.

O PD garante que não consome mais energia do que é alocado. O switch controla isso definindo um valor de Icutoff. Esse é o valor que é definido no controlador como a marca alta. Quando um dispositivo excede o valor de Icutoff, o switch para de fornecer energia e registra um erro de Imax que indica que o dispositivo conectado excedeu a potência negociada.

Comparação com dispositivos mais antigos

O Catalyst 3650/3850 utiliza um controlador PoE mais avançado. Onde dispositivos mais antigos como o Catalyst 3750 não suportam muita granularidade com relação à configuração de valores Icutoff, o Catalyst 3650 e 3850 suportam. Isso geralmente leva à percepção de que o Catalyst 3650/3850 enfrenta problemas que os dispositivos mais antigos não. Em quase todos os casos, no entanto, isso é apenas uma percepção. Os dispositivos mais antigos têm menos granularidade no policiamento da potência e permitem que um PD obtenha mais potência do que o negociado. O Catalyst 3650/3850 policia a energia consumida com mais rigor e, como tal, erros de Imax podem ocorrer no Catalyst 3650/3850, onde uma conexão do mesmo dispositivo a um switch mais antigo não mostraria nenhum problema.

Solucionar Erros De Imax

Não é muito fácil determinar o poder que uma polícia realmente tem em campo. Quando o controlador de energia no switch detecta que há mais energia sendo consumida em uma porta, ele desliga a porta e notifica o Cisco IOS® do fato de que o PD excedeu a potência máxima alocada. No Cisco IOS, você pode ver o uso de energia atualmente desenhado por porta com o comando show power inline <interface> detail.

3850_4#sh power inline Te 3/0/44 detail
 Interface: Te3/0/44
 Inline Power Mode: auto
 Operational status: on
 Device Detected: yes
 Device Type: Ieee PD
 IEEE Class: 3
 Discovery mechanism used/configured: Ieee and Cisco
 Police: off
 Power Allocated 
 Admin Value: 60.0
 Power drawn from the source: 15.0
 Power available to the device: 15.0
 Actual consumption
 Measured at the port: 6.1
 Maximum Power drawn by the device since powered on: 6.2
 Absent Counter: 0
 Over Current Counter: 0
 Short Current Counter: 0
 Invalid Signature Counter: 0
 Power Denied Counter: 0
 Power Negotiation Used: IEEE 802.3at LLDP
 LLDP Power Negotiation --Sent to PD--      --Rcvd from PD--
   Power Type:          Type 2 PSE           Type 1 PD
   Power Source:        Primary              PSE
   Power Priority:      low                  high
   Requested Power(W):  12.7                 12.7
   Allocated Power(W):  12.7                 12.7
Four-Pair PoE Supported: Yes
Spare Pair Power Enabled: No
Four-Pair PD Architecture: Shared

O valor medido mostrado na porta nesta saída é medido pelo controlador. Essas informações são coletadas a cada poucos segundos e fornecem algumas indicações sobre a energia consumida. O valor mostrado com o consumo máximo de energia parece ser útil para solucionar problemas de erros de Imax, mas, infelizmente, isso é apenas uma exibição histórica do consumo máximo de energia do dispositivo. Se ocorrer um erro de Imax, a Potência consumida nesse momento não é reportada de volta ao Cisco IOS e não pode ser exibida lá.

Como pode ser visto no exemplo, o valor alocado para a porta é 15W. Esse é o valor de corte que é programado na interface. Antes do bug da Cisco ID CSCuy7423, o valor de Icutoff era programado regularmente em uma porta. Cada vez que um pacote CDP é recebido, o valor pode ser reprogramado. Após o bug da Cisco ID CSCuy74231 (corrigido no Cisco IOS XE 3.6.5E e 3.7.5 ou posterior), essa programação foi otimizada. Isso reduz a possibilidade de uma falha na reprogramação do valor de Icutoff que leva a um erro de Imax.

A programação do valor de Icutoff pode ser mostrada através de dois comandos. Por meio do rastreamento, onde o log pode ser reunido historicamente, ou uma depuração pode ser habilitada para registrar uma mensagem de depuração quando ela ocorrer. Os comandos para obter isso são:

show mgmt-infra trace message platform-mgr-poe  
    
    
debug platform poe

O comando show trace só pode ser executado se o switch ativo na pilha for compatível com PoE. Caso contrário, este comando é necessário para primeiro se conectar ao switch membro PoE na pilha para executá-lo:

session switch 
    
    
*May 20 00:34:04.445:CDP-PA: Packet received from AP2 on interface TenGigabitEthernet3/0/44
**Entry  found in cache**
*May 20 00:34:04.445: %IOSXE-7-PLATFORM: MEMBER: 3 process platform_mgr: PoE Info: Dequeued POE SPI msg ver 1 if_id 73003723793629284
 num_ports 1 req_id 650 msg_type 20
*May 20 00:34:04.452: %IOSXE-7-PLATFORM: MEMBER: 3 process platform_mgr: PoE Info: E_ILP_SET_CUTOFF if_id 73003723793629284
*May 20 00:34:04.452: %IOSXE-7-PLATFORM: MEMBER: 3 process platform_mgr: PoE Info:port 44 icutoff power 15000
*May 20 00:34:04.452: %IOSXE-7-PLATFORM: MEMBER: 3 process platform_mgr: PoE Info: re_poe_set_icutoff_current port 44 power 15000
*May 20 00:34:04.452: %IOSXE-7-PLATFORM: MEMBER: 3 process platform_mgr: PoE Info: scale factor 22 for power 15000
*May 20 00:34:04.452: %IOSXE-7-PLATFORM: MEMBER: 3 process platform_mgr: PoE Info: POE_SET_CUTOFF_CURRENT_SCALE_FACTOR sent
 for port 44 (e:11)

Como mencionado anteriormente, é um processo complexo diagnosticar erros de Imax. Não há muitas informações registradas no momento em que ocorre um erro de Imax. O controlador fecha a porta e o PD normalmente teria perdido todos os logs em relação ao que estava fazendo no momento em que ele consumiu mais energia do que o alocado. A medição da potência absorvida por uma porta no campo não é fácil, mas com a potência estática alocada uma determinação pode ser feita. Ao alocar estaticamente mais energia do que seria solicitado dinamicamente, é possível determinar quanta mais energia o PD usaria que disparasse o limite de Icutoff a ser excedido. Um consumo de energia máximo estático pode ser configurado em uma porta de switch com o comando power inline static max <value>.

3850_4#sh run int te 3/0/44
interface TenGigabitEthernet3/0/44
  power inline static max 20000
end

3850_4#sh power inline te 3/0/44 detail 
Interface: Te3/0/44  
Inline Power Mode: static  
Operational status: on  
Device Detected: yes  
Device Type: Ieee PD
IEEE Class: 3  
Discovery mechanism used/configured: Ieee and Cisco  
Police: off
Power Allocated  Admin Value: 20.0  
Power drawn from the source: 20.0
Power available to the device: 20.0

Negociação de energia

Várias classes IEEE definiram níveis de uso de energia. Outras negociações de poder são feitas entre o PD e o PSE com CDP ou LLDP. A negociação de energia desempenha um papel importante quando você observa os erros de Imax. Um PD solicita a quantidade de energia que pode ser alocada a ele, mas também pode garantir que não pode exceder o valor solicitado.

Classe                   PSE           PD 

Classe 0/Padrão 15,4 W 12,95 W

Classe 1 4,0W 3,84W 

Classe 2 7,0W 6,49W

Classe 3 15,4 W 12,95 W

Classe 4 30,0W 25,50W

De acordo com essa tabela, dependendo da classe que está sendo detectada, o Switch (PSE) permite que uma determinada potência máxima seja consumida. É importante observar que o padrão também define a potência que o PD pode consumir. O padrão aloca um orçamento de potência a ser usado pelo cabeamento entre o PSE e o PD. Isso também destaca a importância de saber que tipos de cabos são usados quando você investiga erros de Imax e de determinar em quais circunstâncias eles podem ocorrer mais do que em outras.

Além da classificação, a negociação da potência é concluída com o CDP ou o protocolo LLDP. Isso permite que o switch aloque mais ou menos energia do que o máximo definido pela classe.

Como pode ser visto no próximo exemplo, aparece um PD (Ponto de acesso, neste caso). Antes que a negociação de energia ocorresse, foi alocado o padrão de 15,4W definido para a classe.

3850_4#sh cdp neigh te 3/0/44 detail
-------------------------
Device ID: AP2
Entry address(es): 
  IPv6 address: FE80::CEEF:48FF:FEC2:1B9B  (link-local)
Platform: cisco AIR-CAP3501I-E-K9,  Capabilities: Router Trans-Bridge Source-Route-Bridge IGMP 
Interface: TenGigabitEthernet3/0/44,  Port ID (outgoing port): GigabitEthernet0
Holdtime : 163 sec
Version :
Cisco IOS Software, C3500 Software (AP3G1-K9W8-M), Version 15.3(3)JNB3, RELEASE SOFTWARE (fc1)
Technical Support: https://www.cisco.com/c/en/us/support/index.html
Copyright (c) 1986-2016 by Cisco Systems, Inc.
Compiled Tue 05-Jan-16 00:44 by prod_rel_team
advertisement version: 2
Duplex: full
Total cdp entries displayed : 1

3850_4#sh power inline te 3/0/44  
Interface Admin  Oper       Power   Device              Class Max
                            (Watts)
--------- ------ ---------- ------- ------------------- ----- ----
Te3/0/44  auto   on         15.4    AIR-CAP3501I-E-K9   3     60.0 

Agora, assim que a negociação de energia acontece, o switch aloca menos energia. Na saída do comando show cdp neig <if> detail estão os vários níveis de potência solicitados. Embora alguns dispositivos possam ter apenas um requisito, há dispositivos que solicitariam vários níveis de energia. Os APs, por exemplo, têm a capacidade de ligar ou desligar rádios se não recebessem potência total. Neste exemplo, o PD solicita 15000 ou 14500 mW.

3850_4#sh cdp neigh te 3/0/44 detail
-------------------------
Device ID: AP2
Entry address(es): 
  IP address: 10.1.200.2
  IPv6 address: FE80::CEEF:48FF:FEC2:1B9B  (link-local)
Platform: cisco AIR-CAP3501I-E-K9,  Capabilities: Trans-Bridge Source-Route-Bridge IGMP 
Interface: TenGigabitEthernet3/0/44,  Port ID (outgoing port): GigabitEthernet0
Holdtime : 172 sec
Version :
Cisco IOS Software, C3500 Software (AP3G1-K9W8-M), Version 15.3(3)JNB3, RELEASE SOFTWARE (fc1)
Technical Support: https://www.cisco.com/c/en/us/support/index.html
Copyright (c) 1986-2016 by Cisco Systems, Inc.
Compiled Tue 05-Jan-16 00:44 by prod_rel_team
advertisement version: 2
Duplex: full
Power drawn: 15.000 Watts
Power request id: 15079, Power management id: 2
Power request levels are: 15000 14500 0 0 0 
Management address(es): 
  IP address: 10.1.200.2

3850_4#sh power inline te 3/0/44 detail 
 Interface: Te3/0/44
 Inline Power Mode: auto
 Operational status: on
 Device Detected: yes
 Device Type: cisco AIR-CAP3501I-
 IEEE Class: 3
 Discovery mechanism used/configured: Ieee and Cisco
 Police: off
 Power Allocated 
 Admin Value: 60.0
 Power drawn from the source: 15.0
 Power available to the device: 15.0
 Actual consumption
 Measured at the port: 6.1
 Maximum Power drawn by the device since powered on: 6.2
 Absent Counter: 0
 Over Current Counter: 0
 Short Current Counter: 0
 Invalid Signature Counter: 0
 Power Denied Counter: 0
 Power Negotiation Used: CDP
 LLDP Power Negotiation --Sent to PD--      --Rcvd from PD--
   Power Type:          -                    -
   Power Source:        -                    -
   Power Priority:      -                    -
   Requested Power(W):  -                    -
   Allocated Power(W):  -                    -
Four-Pair PoE Supported: Yes
Spare Pair Power Enabled: No
Four-Pair PD Architecture: Shared

O uso do LLDP em vez do CDP mostra os mesmos resultados. À medida que o PD é alimentado, o dispositivo recebe 15,4 W completo de acordo com a classe. 

3850_4#sh lldp neighbors te 3/0/44 detail
------------------------------------------------
Local Intf: Te3/0/44
Chassis id: 2c3f.387e.91d0
Port id: Gi0
Port Description: GigabitEthernet0
System Name: AP2.cisco.com
System Description: 
Cisco IOS Software, C3500 Software (AP3G1-K9W8-M), Version 15.3(3)JNB3, RELEASE SOFTWARE (fc1)
Technical Support: https://www.cisco.com/c/en/us/support/index.html
Copyright (c) 1986-2016 by Cisco Systems, Inc.
Compiled Tue 05-Jan-16 00:44 by prod_rel_team
Time remaining: 64 seconds
System Capabilities: B
Enabled Capabilities: B
Management Addresses:
    IP: 10.1.200.2
Auto Negotiation - supported, enabled
Physical media capabilities:
    1000baseT(FD)
    1000baseT(HD)
    100base-TX(FD)
    100base-TX(HD)
    10base-T(FD)
    10base-T(HD)
Media Attachment Unit type: 30
Vlan ID: - not advertised 

Total entries displayed: 1 

3850_4#sh power inline te 3/0/44 detail
 Interface: Te3/0/44
 Inline Power Mode: auto
 Operational status: on
 Device Detected: yes
 Device Type: Ieee PD
 IEEE Class: 3
 Discovery mechanism used/configured: Ieee and Cisco
 Police: off
 Power Allocated 
 Admin Value: 60.0
 Power drawn from the source: 15.4
 Power available to the device: 15.4
 Actual consumption
 Measured at the port: 5.2
 Maximum Power drawn by the device since powered on: 5.3
 Absent Counter: 0
 Over Current Counter: 0
 Short Current Counter: 0
 Invalid Signature Counter: 0
 Power Denied Counter: 0
 Power Negotiation Used: None
 LLDP Power Negotiation --Sent to PD--      --Rcvd from PD--
   Power Type:          -                    -
   Power Source:        -                    -
   Power Priority:      -                    -
   Requested Power(W):  -                    -
   Allocated Power(W):  -                    -
Four-Pair PoE Supported: Yes
Spare Pair Power Enabled: No
Four-Pair PD Architecture: N/A

Depois de inicializada, a alocação é reduzida.

3850_4#sh lldp neighbors te 3/0/44 detail
------------------------------------------------
Local Intf: Te3/0/44
Chassis id: 2c3f.387e.91d0
Port id: Gi0
Port Description: GigabitEthernet0
System Name: AP2.cisco.com 
System Description:
Cisco IOS Software, C3500 Software (AP3G1-K9W8-M), Version 15.3(3)JNB3, RELEASE SOFTWARE (fc1)
Technical Support: https://www.cisco.com/c/en/us/support/index.html
Copyright (c) 1986-2016 by Cisco Systems, Inc.
Compiled Tue 05-Jan-16 00:44 by prod_rel_team
Time remaining: 108 seconds
System Capabilities: B
Enabled Capabilities: B
Management Addresses:
    IP: 10.1.200.2
Auto Negotiation - supported, enabled
Physical media capabilities:
    1000baseT(FD)
    1000baseT(HD)
    100base-TX(FD)
    100base-TX(HD)
    10base-T(FD)
    10base-T(HD)
Media Attachment Unit type: 30
Vlan ID: - not advertised
PoE+ Power-via-MDI TLV:
 Power Pair: Signal
 Power Class: Class 3
 Power Device Type: Type 1 PD
 Power Source: PSE
 Power Priority: high
 Power Requested: 12700 mW
 Power Allocated: 12700 mW
Total entries displayed: 1

3850_4#sh power inline te 3/0/44 detail
 Interface: Te3/0/44
 Inline Power Mode: auto
 Operational status: on
 Device Detected: yes
 Device Type: Ieee PD
 IEEE Class: 3
 Discovery mechanism used/configured: Ieee and Cisco
 Police: off
 Power Allocated 
 Admin Value: 60.0
 Power drawn from the source: 15.0
 Power available to the device: 15.0
 Actual consumption
 Measured at the port: 6.1
 Maximum Power drawn by the device since powered on: 6.2
 Absent Counter: 0
 Over Current Counter: 0
 Short Current Counter: 0
 Invalid Signature Counter: 0
 Power Denied Counter: 0
 Power Negotiation Used: IEEE 802.3at LLDP
 LLDP Power Negotiation --Sent to PD--      --Rcvd from PD--
   Power Type:          Type 2 PSE           Type 1 PD
   Power Source:        Primary              PSE
   Power Priority:      low                  high
   Requested Power(W):  12.7                 12.7
   Allocated Power(W):  12.7                 12.7
Four-Pair PoE Supported: Yes
Spare Pair Power Enabled: No
Four-Pair PD Architecture: Share

A saída do comando show power inline <interface> detail mostra mais informações sobre a negociação que está sendo feita do que o que é mostrado pelo CDP. Há também outra grande diferença entre o CDP e o LLDP em relação à negociação de poder. O CDP negocia a quantidade de energia fornecida na porta (15W). No entanto, com o LLDP, você verá que o PD não negocia a potência que a porta pode fornecer. Ele solicita a quantidade de poder que o PD deseja ter. Nesse caso, ele tem 12,7 W. O switch (PSE) tem que compensar a perda no cabeamento e aloca 15W à porta. Como a negociação de potência ocorre, também é importante determinar qual era a potência solicitada no momento da falha. O conhecimento de quanto tempo o dispositivo esteve ativo e que eventos podem ter ocorrido no momento do erro pode fornecer mais detalhes sobre a causa raiz. Por exemplo, um telefone IP que sai do modo de espera e liga totalmente a tela pode momentaneamente consumir mais energia.

Summary

Para erros de Imax, é difícil determinar a causa exata. Em quase todos os casos, é descoberto que há um problema com o PD que recebe mais poder, e o fornecedor de PD precisa estar envolvido para investigar por que ele excede o poder que negociou com o switch.

Também é crucial investigar o tipo e o comprimento do cabeamento, pois isso altera as características elétricas e influencia a quantidade de energia consumida na porta. Também é importante investigar a negociação de energia e confirmar que a energia solicitada por um dispositivo é também a quantidade de energia alocada. No caso do LLDP, é necessário um orçamento adicional para o cabeamento entre PD e PSE. Em alguns casos, com o uso de energia alocada estaticamente, é possível contornar erros de Imax e/ou determinar a quantidade de energia que o dispositivo consome em uma porta. Uma confirmação de que o PD consome a quantidade de energia que ele recebe pode ser obtida somente com dispositivos de medição e teste de energia.

Nas versões 3.6.5 e 3.7.5 e posteriores do Cisco IOS XE, foram feitas algumas melhorias em relação aos erros de Imax:

• A quantidade de reprogramação do valor de Icutoff para a porta foi reduzida.
• A permissão na porta para energia de sobrealimentação foi aumentada, em alguns casos isso pode ser suficiente para evitar um erro de Imax.
• Alguns cenários de caso de canto foram resolvidos onde um erro de Imax pode ter ocorrido como um alarme falso.