Solucione problemas de errores PoE Imax en switches Catalyst 3650/3850

Introducción

Este documento describe cómo resolver problemas de errores Imax de Power over Ethernet (PoE) en switches Catalyst 3650/3850.

Antecedentes

Los switches Catalyst 3650/3850 utilizan PoE para proporcionar alimentación a dispositivos externos como puntos de acceso inalámbricos (AP), teléfonos IP, etc. a través del cable Ethernet que los conecta al switch.

¿Qué son los errores Imax?

Se produce un error Imax cuando un puerto compatible con PoE en el switch consume más energía de la que negoció. Cuando se activa un dispositivo alimentado por IEEE (PD), se clasifica en una clase. Dependiendo de la clase en la que se encuentre un dispositivo, el switch que actúa como equipo de fuente de alimentación (PSE) le asigna una determinada cantidad de vatios. El dispositivo que utiliza el protocolo de detección de Cisco (CDP) o el protocolo de detección de la capa de enlace (LLDP) puede renegociar esto más adelante para solicitar más o menos energía. Esto es para permitir el presupuesto de poder.

La PD garantiza que no obtiene más potencia de la que está asignada. El switch controla esto mediante la configuración de un valor de Icutoff. Este es el valor que se establece en el controlador como la marca alta. Cuando un dispositivo excede el valor de Icutoff, el switch deja de suministrar energía y registra un error Imax que indica que el dispositivo conectado excedió la potencia negociada.

Comparación con dispositivos anteriores

El Catalyst 3650/3850 utiliza un controlador PoE más mejorado. Donde los dispositivos más antiguos como el Catalyst 3750 no admiten mucha granularidad con respecto a la configuración de los valores de Icutoff, los Catalyst 3650 y 3850 sí lo admiten. Esto a menudo lleva a la percepción de que el Catalyst 3650/3850 experimenta problemas que los dispositivos más antiguos no experimentan. En casi todos los casos, sin embargo, esto es solo una percepción. Los dispositivos más antiguos tienen menos granularidad en la regulación de la potencia y permiten que un PD obtenga más potencia que la negociada. El Catalyst 3650/3850 controla la energía extraída de manera más estricta, y como tal, pueden ocurrir errores de Imax en el Catalyst 3650/3850 donde una conexión del mismo dispositivo a un switch más antiguo no mostraría ningún problema.

Solucionar Errores De Imax

No es muy fácil determinar la cantidad de poder que un PD realmente obtiene en el campo. Cuando el controlador de energía en el switch detecta que hay más energía consumida en un puerto, apaga el puerto y notifica al IOS® de Cisco que el PD ha excedido la potencia máxima asignada. En Cisco IOS, puede ver el uso de energía actualmente dibujado por puerto con el 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

El valor medido que se muestra en el puerto en esta salida es medido por el controlador. Esta información se recopila cada pocos segundos y da alguna indicación sobre la potencia extraída. El valor que se muestra con la potencia máxima extraída parece útil para solucionar los errores de Imax, pero, por desgracia, solo es una muestra histórica de lo que ha sido la potencia máxima extraída por el dispositivo. Si se produce un error de Imax, la energía extraída en ese momento no se devuelve al IOS de Cisco y no se puede mostrar allí.

Como se puede ver en el ejemplo, el valor asignado al puerto es 15W. Este es el valor de corte que se programa en la interfaz. Antes del Id. de bug Cisco CSCuy7423, el valor de Icutoff se programaba regularmente en un puerto. Cada vez que se recibe un paquete CDP, el valor se puede reprogramar. Después del Id. de bug Cisco CSCuy74231 (corregido en Cisco IOS XE 3.6.5E y 3.7.5 o posterior), esta programación se ha optimizado. Esto reduce la posibilidad de que se produzca un error en la reprogramación del valor Icutoff, lo que provoca un error Imax.

La programación del valor Icutoff se puede mostrar a través de dos comandos. A través del seguimiento en el que el registro se puede recopilar históricamente o se puede habilitar un debug para registrar un mensaje de debug cuando ocurre. Los comandos para obtener esto son:

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

El comando show trace solo se puede ejecutar si el switch activo en la pila es compatible con PoE. De lo contrario, este comando es necesario para conectarse primero al switch miembro PoE en la pila para ejecutarlo:

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 se mencionó anteriormente, es un proceso complejo diagnosticar errores Imax. No hay mucha información registrada en el momento en que se produce un error de Imax. El controlador apaga el puerto y el PD normalmente habría perdido todos los registros con respecto a lo que estaba haciendo en el momento en que obtuvo más energía de la asignada. La medición de la potencia extraída por un puerto en el campo no es fácil, pero con la potencia asignada estática se podría hacer una determinación. Al asignar estáticamente más potencia de la que se solicitaría dinámicamente, es posible determinar cuánta más potencia consumiría la PD que activaría el umbral de corte para ser excedido. Se puede configurar un consumo de energía máximo estático en un puerto de switch con el 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

Negociación de energía

Diversas clases de IEEE han definido los niveles de uso de energía. Se realiza una negociación adicional de poder entre el PD y el PSE, ya sea con CDP o LLDP. La negociación de potencia juega un papel importante cuando se observan los errores Imax. Una PD solicita cuánta potencia se le puede asignar, pero también puede garantizar que no puede exceder el valor solicitado.

Clase                   PSE           PD 

Clase 0/Predeterminado 15,4 W 12,95 W

Clase 1 4 W 3,84 W 

Clase 2 7,0 W 6,49 W

Clase 3 15,4 W 12,95 W

Clase 4 30 W 25,50 W

Según esta tabla, en función de la clase que se detecte, el switch (PSE) permite que se extraiga una potencia máxima determinada. Es importante tener en cuenta que el estándar también define la potencia que el PD puede ser capaz de consumir. El estándar asigna un presupuesto de potencia para el cableado entre el PSE y el PD. Esto también destaca la importancia de saber qué tipo de cables se utilizan al investigar errores Imax y determinar en qué circunstancias pueden ocurrir más que en otros.

Además de la clasificación, la negociación de la potencia se completa con el CDP o el protocolo LLDP. Esto permite que el switch asigne más o menos energía de la que la clase ha establecido como máxima.

Como se puede ver en el siguiente ejemplo, aparece un PD (punto de acceso en este caso). Antes de que se haya llevado a cabo la negociación de energía, se le asignó el valor predeterminado de 15,4 W establecido para la clase.

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 

Ahora, tan pronto como se produce la negociación de energía, el switch asigna menos energía. En la salida del comando show cdp neig <if> detail se encuentran los diversos niveles de energía solicitados. Aunque algunos dispositivos pueden tener un solo requisito, hay dispositivos que requerirían varios niveles de alimentación. Los AP, por ejemplo, tienen la capacidad de encender o apagar las radios si no se les concedería la energía completa. En este ejemplo, PD solicita 15000 o 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
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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

El uso de LLDP en lugar de CDP muestra los mismos resultados. A medida que se alimenta la PD, el dispositivo recibe 15,4 W completos según la clase. 

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

Una vez que arranca, la asignación se reduce.

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

El resultado del comando show power inline <interface> detail muestra más información con respecto a la negociación que se está realizando que lo que muestra el CDP. También hay otra diferencia importante entre CDP y LLDP en lo que respecta a la negociación de potencia. CDP negocia la cantidad de energía proporcionada en el puerto (15 W). Sin embargo, con LLDP, verá que el PD no negocia la energía que el puerto puede suministrar. Solicita la cantidad de poder que el PD desea tener. En este caso, es de 12,7 W. El switch (PSE) debe compensar la pérdida de cableado y asignar 15 W al puerto. Dado que la negociación de potencia tiene lugar, también es clave determinar cuál era la potencia solicitada en el momento del fallo. El conocimiento de cuánto tiempo estuvo activo el dispositivo y qué eventos pueden haber tenido lugar en el momento del error puede proporcionar más detalles sobre la causa raíz. Por ejemplo, un teléfono IP que sale del modo de suspensión y enciende completamente la pantalla puede obtener más potencia momentáneamente.

Summary

Para los errores Imax, es difícil determinar la causa exacta. En casi todos los casos, se encuentra que hay un problema con el PD que atrae más poder, y el proveedor PD necesita estar comprometido para investigar por qué excede el poder que ha negociado con el switch.

También es crucial investigar el tipo y la longitud del cableado, ya que esto cambia las características eléctricas e influye en la cantidad de energía consumida en el puerto. También es importante investigar la negociación de potencia y confirmar que la potencia solicitada por un dispositivo es también la cantidad de potencia que se asigna. En el caso de LLDP, se necesita un presupuesto adicional para el cableado entre PD y PSE. En algunos casos, con el uso de energía asignada estáticamente, es posible evitar errores Imax y/o determinar la cantidad de energía que el dispositivo sobrecarga en un puerto. La confirmación de que la PD sobrepasa la cantidad de potencia que se le asigna solo puede lograrse con dispositivos de medición y prueba de potencia.

En las versiones 3.6.5 y 3.7.5 y posteriores de Cisco IOS XE, se han realizado algunas mejoras en torno a los errores Imax:

• Se ha reducido la cantidad de reprogramación del valor Icutoff en el puerto.
• Se ha aumentado la asignación en el puerto para el consumo excesivo de energía, en algunos casos esto puede ser suficiente para evitar un error de Imax.
• Se resolvieron algunos escenarios de casos de esquina donde un error Imax puede haber ocurrido como una falsa alarma.