Problembehebung bei PoE-Imax-Fehlern auf Catalyst-Switches der 3650/3850-Serie

Einleitung

In diesem Dokument wird die Fehlerbehebung bei PoE-Imax-Fehlern (Power over Ethernet) auf Catalyst 3650-/3850-Switches beschrieben.

Hintergrundinformationen

PoE wird von Catalyst 3650/3850-Switches verwendet, um externe Geräte wie Wireless Access Points (APs), IP-Telefone usw. über das Ethernetkabel, das sie mit dem Switch verbindet, mit Strom zu versorgen.

Was sind Imax-Fehler

Ein Imax-Fehler tritt auf, wenn ein PoE-fähiger Port am Switch mehr Strom verbraucht als verhandelt. Ein IEEE-unterstütztes Gerät (PD, Powered Device) wird in eine Klasse klassifiziert. Je nachdem, in welcher Klasse sich ein Gerät befindet, wird ihm vom Switch, der als Power Source Equipment (PSE) fungiert, eine bestimmte Watt-Menge zugewiesen. Dieses Problem kann später von dem Gerät erneut verhandelt werden, das Cisco Discovery Protocol (CDP) oder Link Layer Discovery Protocol (LLDP) verwendet, um mehr oder weniger Strom anzufordern. Damit soll eine Machtbudgetierung ermöglicht werden.

Der PD stellt sicher, dass er nicht mehr Strom verbraucht, als ihm zugewiesen wurde. Der Switch steuert dies, indem er einen Icutoff-Wert festlegt. Dies ist der Wert, der auf dem Controller als High-Mark eingestellt wird. Wenn ein Gerät den Icutoff-Wert überschreitet, stellt der Switch die Stromversorgung ein und protokolliert einen Imax-Fehler, der darauf hinweist, dass das angeschlossene Gerät die vereinbarte Wattleistung überschritten hat.

Vergleich mit älteren Geräten

Der Catalyst 3650/3850 verwendet einen erweiterten PoE-Controller. Wo ältere Geräte wie der Catalyst 3750 keine besonders hohe Detailgenauigkeit hinsichtlich der Einstellung von Icutoff-Werten unterstützen, ist dies beim Catalyst 3650 und 3850 der Fall. Dies führt häufig zu der Annahme, dass Catalyst 3650/3850 Probleme aufweist, die ältere Geräte nicht haben. In fast allen Fällen ist dies jedoch nur eine Wahrnehmung. Die älteren Geräte verfügen über eine geringere Feinabstimmung bei der Stromüberwachung und ermöglichen es einer PD, mehr Strom zu beziehen als ausgehandelt. Catalyst 3650/3850 überwacht die Leistungsaufnahme genauer. Daher können auf Catalyst 3650/3850 Imax-Fehler auftreten, wenn die Verbindung desselben Geräts mit einem älteren Switch kein Problem aufwerfen würde.

Fehlerbehebung bei Imax-Fehlern

Die Bestimmung, wie viel Macht eine PD wirklich in das Feld zieht, ist nicht sehr einfach. Wenn der Stromversorgungscontroller am Switch erkennt, dass ein Port mit mehr Strom versorgt wird, fährt er den Port herunter und benachrichtigt Cisco IOS®, dass die PD die maximal zugewiesene Leistung überschritten hat. In Cisco IOS kann der Stromverbrauch pro Port mit dem Befehl show power inline <interface> detail angezeigt werden.

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

Der in diesem Ausgang am Port angezeigte Messwert wird vom Controller gemessen. Diese Informationen werden alle paar Sekunden gesammelt und geben einen Hinweis auf die gezogene Leistung. Der Wert für "Maximale Leistungsaufnahme" ist nützlich, um Imax-Fehler zu beheben. Leider handelt es sich hierbei jedoch nur um eine historische Anzeige der vom Gerät maximal genutzten Leistung. Wenn ein Imax-Fehler auftritt, wird die zu diesem Zeitpunkt abgezogene Leistung nicht an Cisco IOS zurückgemeldet und kann dort nicht angezeigt werden.

Wie im Beispiel zu sehen ist, beträgt der dem Port zugewiesene Wert 15 W. Dies ist der Cutoff-Wert, der auf die Schnittstelle programmiert wird. Vor der Cisco Bug-ID CSCuy7423 wird der Icutoff-Wert regelmäßig an einem Port programmiert. Bei jedem Empfang eines CDP-Pakets kann der Wert neu programmiert werden. Nach der Cisco Bug-ID CSCuy74231 (behoben in Cisco IOS XE 3.6.5E und 3.7.5 oder höher) wurde diese Programmierung optimiert. Dadurch wird die Möglichkeit eines Fehlers bei der Umprogrammierung des Icutoff-Wertes reduziert, der zu einem Imax-Fehler führt.

Die Programmierung des Icutoff-Werts kann über zwei Befehle angezeigt werden. Entweder über die Ablaufverfolgung, in der das Protokoll historisch erfasst werden kann, oder ein Debugging kann aktiviert werden, um eine Debugmeldung zu protokollieren, wenn sie auftritt. Die folgenden Befehle stehen zur Verfügung:

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

Der Befehl show trace kann nur ausgeführt werden, wenn der aktive Switch im Stack PoE-fähig ist. Andernfalls wird dieser Befehl benötigt, um die Verbindung mit dem PoE-Switch im Stack herzustellen und sie auszuführen:

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)

Wie bereits erwähnt, ist es ein komplexer Prozess, Imax-Fehler zu diagnostizieren. Zum Zeitpunkt des Auftretens eines Imax-Fehlers werden nicht viele Informationen protokolliert. Der Controller fährt den Port herunter, und der PD hätte in der Regel alle Protokolle verloren, was er zu dem Zeitpunkt tat, als er mehr Strom als zugewiesen bezieht. Die Messung der gezogenen Leistung durch einen Port im Feld ist nicht einfach, aber mit statischer zugewiesener Leistung könnte eine Bestimmung vorgenommen werden. Durch die statische Zuweisung von mehr Leistung, als dynamisch angefordert würde, kann bestimmt werden, wie viel mehr Leistung die PD ziehen würde, die eine Überschreitung der Icutoff-Schwelle auslösen würde. Ein statischer maximaler Stromverbrauch kann auf einem Switch-Port mit dem Befehl power inline static max <Wert> konfiguriert werden.

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

Stromverhandlung

Verschiedene IEEE-Klassen haben einen definierten Stromverbrauch. Weitere Machtverhandlungen zwischen PD und PSE erfolgen entweder mit CDP oder LLDP. Die Stromverhandlung spielt eine wichtige Rolle, wenn Sie Imax-Fehler betrachten. Ein PD fordert an, wie viel Leistung ihm zugewiesen werden kann, kann aber auch sicherstellen, dass er den angeforderten Wert nicht überschreiten darf.

Klasse                   PSE           PD 

Klasse 0/Standard 15,4 W 12,95 W

Klasse 1 4,0 W 3,84 W 

Klasse 2 7,0 W 6,49 W

Klasse 3 15,4 W 12,95 W

Klasse 4 30,0 W 25,50 W

Entsprechend dieser Tabelle kann mit dem Switch (PSE) abhängig von der erkannten Klasse eine bestimmte maximale Leistung bezogen werden. Es ist wichtig zu beachten, dass der Standard auch die Leistung definiert, die die PD verbrauchen kann. Der Standard sieht ein Leistungsbudget vor, das von der Verkabelung zwischen PSE und PD genutzt werden soll. Dies zeigt auch, wie wichtig es ist, zu wissen, welche Kabeltypen verwendet werden, wenn Sie Imax-Fehler untersuchen, und zu bestimmen, unter welchen Umständen sie mehr als in anderen auftreten können.

Zusätzlich zur Klassifizierung wird die Leistungsaushandlung mit dem CDP- oder LLDP-Protokoll abgeschlossen. Dadurch kann der Switch mehr oder weniger Strom zuweisen, als von der Klasse als Maximum festgelegt wurde.

Wie im nächsten Beispiel zu sehen ist, wird ein PD (in diesem Fall Access Point) angezeigt. Vor der Leistungsaushandlung wurde ihm der Standardwert von 15,4 W zugewiesen, der für die Klasse festgelegt wurde.

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 

Sobald die Stromversorgung ausgehandelt wurde, weist der Switch weniger Strom zu. In der Ausgabe des Befehls show cdp neig <if> detail werden die verschiedenen angeforderten Leistungsstufen angezeigt. Während einige Geräte nur eine Anforderung erfüllen, gibt es Geräte, die mehrere Leistungsstufen benötigen. APs können beispielsweise Funkmodule ein- oder ausschalten, wenn sie nicht die volle Leistung erhalten. In diesem Beispiel fordert die PD entweder 15000 oder 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

Die Verwendung von LLDP anstelle von CDP zeigt die gleichen Ergebnisse. Wenn die PD mit Strom versorgt wird, erhält das Gerät laut Klasse volle 15,4 W. 

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

Sobald es hochfährt, werden die Zuweisungen verringert.

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

Die Ausgabe des Befehls show power inline <interface> detail zeigt mehr Informationen über die durchgeführte Aushandlung an als CDP. Ein weiterer wichtiger Unterschied zwischen CDP und LLDP besteht in der Stromverhandlung. CDP handelt die am Port bereitgestellte Leistung (15 W) aus. Bei LLDP handelt die PD jedoch nicht die Leistung aus, die der Port liefern kann. Er fordert die Menge an Strom, die die PD haben möchte. In diesem Fall beträgt er 12,7 W. Der Switch (PSE) muss den Kabelverlust ausgleichen und weist dem Port 15 W zu. Da die Stromversorgung ausgehandelt wird, muss auch ermittelt werden, um welche Leistung zum Zeitpunkt des Ausfalls ersucht wurde. Wenn Sie wissen, wie lange das Gerät in Betrieb war und welche Ereignisse zum Zeitpunkt des Fehlers aufgetreten sein können, können Sie weitere Informationen zur Ursache erhalten. Ein IP-Telefon beispielsweise, das aus dem Energiesparmodus herauskommt und den Bildschirm vollständig einschaltet, kann vorübergehend mehr Strom verbrauchen.

Zusammenfassung

Bei Imax-Fehlern ist es schwierig, die genaue Ursache zu bestimmen. In fast allen Fällen tritt ein Problem auf, wenn der PD mehr Leistung bezieht, und der PD-Anbieter muss eingeschaltet werden, um zu untersuchen, warum er die mit dem Switch vereinbarte Leistung überschreitet.

Außerdem müssen Typ und Länge der Verkabelung untersucht werden, da sich dadurch die elektrischen Eigenschaften ändern und der Stromverbrauch am Port beeinflusst wird. Es ist ebenfalls wichtig, die Leistungsaushandlung zu untersuchen und zu überprüfen, ob die von einem Gerät angeforderte Leistung auch der zugewiesenen Leistung entspricht. Im Falle von LLDP sind zusätzliche Mittel für die Verkabelung zwischen PD und PSE erforderlich. In einigen Fällen ist es bei Verwendung von statisch zugewiesener Leistung möglich, Imax-Fehler zu umgehen und/oder zu bestimmen, wie viel Leistung das Gerät an einem Port überzieht. Eine Bestätigung, dass die PD die ihr zugewiesene Leistung überzieht, kann nur mit Leistungsmess- und -prüfgeräten erfolgen.

In Cisco IOS XE Version 3.6.5 und 3.7.5 und höher wurden einige Verbesserungen hinsichtlich der Imax-Fehler vorgenommen:

• Der Umfang der Neuprogrammierung des Icutoff-Werts für den Port wurde reduziert.
• Die Toleranz am Port für die Überziehung der Leistung wurde erhöht, in einigen Fällen kann dies ausreichen, um einen Imax-Fehler zu verhindern.
• Einige Szenarien wurden behoben, bei denen ein Imax-Fehler als falscher Alarm aufgetreten sein kann.