Power over Ethernet configureren en problemen oplossen in ACI

Inleiding

Dit document beschrijft POE en behandelt verificatie en probleemoplossing voor PoE in ACI. 

Power over Ethernet (POE)

Power over Ethernet is een technologie die zowel elektrische stroom als netwerkgegevens over een ethernetkabel verzendt. Met PoE kan elke ethernetinterface van switches stroom leveren aan apparaten zoals VoIP-telefoons (Voice over Internet Protocol), IP-camera's (Internet Protocol Camera) of beveiligingscamera's en toegangspunten voor draadloze verbindingen (AP). Het PoE-apparaat zoals switches die stroom leveren, wordt Power Sourcing Equipment (PSE) genoemd. De stroom die wordt geleverd is in gelijkstroom (DC) vorm. Het apparaat zoals IP-telefoons of toegangspunten die worden gevoed, wordt een Powered Device (PD) genoemd.

Momenteel zijn de door PoE ondersteunde Top-of-rack Switches (TOR's) N9K-C9358GY-FXP, N9K-C9348GC-FXP en N9K-C93108TC-FX3P. POE ondersteunt verschillende energieniveaus zoals 802.3af/at en maximaal vermogen tot 30 W.

Hoe werkt PoE

Power-over-Ethernet (PoE) werkt door het verzenden van elektrische stroom naast gegevenssignalen via standaard Ethernet-kabels, meestal Cat5e of Cat6. De kern van PoE-functionaliteit is de Power Sourcing Equipment (PSE), die een PoE-enabled netwerk switch of een injector kan zijn. Wanneer een Poe-compatibel powered device (PD), zoals een draadloos toegangspunt of IP-camera, op het netwerk is aangesloten, detecteert de PSE de aanwezigheid ervan. Deze detectie leidt tot een onderhandelingsproces tussen de PSE en de PD, waarbij ze communiceren om de stroomvereisten en -mogelijkheden te bepalen. De PSE levert vervolgens stroom aan de PD door een laagspanningsgelijkstroom in de Ethernet-kabel te injecteren. Deze stroom wordt overgedragen via de ongebruikte draadparen in de Ethernet-kabel, meestal pinnen 4/5 en 7/8 in een 8-aderige kabel, terwijl gegevenssignalen worden verzonden over de andere draadparen. De PD ontvangt de stroom en gebruikt deze om te werken zonder dat een afzonderlijke stroombron nodig is. PoE-standaarden, zoals IEEE 802.3af, 802.3at (PoE+) en 802.3bt (PoE++) specificeren de maximale vermogensniveaus die kunnen worden geleverd via Ethernet-kabels, met nieuwere standaarden die hogere stroomvereisten ondersteunen voor apparaten met een hogere stroomvraag.

Verschillende softwaremodules verantwoordelijk voor PoE-werking

• PoE daemon (SUP): De daemon, die zich aan de Supervisor (SUP) kant van de switch bevindt, bevindt zich in het hart van de PoE-operatie
• PoE USD (LC): Het apparaatstuurprogramma (USD), dat zich op de locatie van de lijnkaart (LC) bevindt, bevindt zich dichter bij de hardwarelaag of de PoE-controller. Het fungeert als een geleider tussen de daemon en de controller, en naarmate we verder gaan, is het een verantwoordelijke voor alle operaties op controller- of hardwareniveau
• Link Layer Discovery Protocol (LLDP) en Cisco Discovery Protocol (CDP) voor energieonderhandeling: om te onderhandelen en het vermogen aan te passen, gebruiken we LLDP en CDP. Zodra de stroom is ingeschakeld voor het apparaat, als het de mogelijkheden heeft om LLDP- en CDP-TLV's met uitgebreid vermogen (Type-Length Values) te ondersteunen, kan de aanpassing van de stroomonderhandeling worden gedaan met behulp van deze protocollen. We hebben ook wijzigingen in beleidselementen voor het ondersteunen van PoE-nodebeleid en interfacebeleid om deze functie in te schakelen
• Application Policy Infrastructure Controller (APIC) GUI/CLI met integratie van de Application Programming Interface (REST API) van de Representational State Transfer voor configuratie

Systeemstroom van Power over Ethernet (PoE)

• Om het proces te vereenvoudigen en de belasting op onze switches te verminderen, omvat een typische systeemstroom de daemon die via USD met de PoE-hardware communiceert
• De verwerking van beheerde objecten gebeurt via APIC en er is interactie met LLDP en CDP
• Ten slotte is het PoE-eindpunt waar de uitwisseling van informatie plaatsvindt tussen de LLDP en CDP

PoE – Detectie van aangedreven apparaten (PD)

• De PoE Daemon activeert PD-detectie op een PoE-poort door detectie te activeren op zowel de Titanium PoE-controllerhardware als de Portola USD PoE-controllerhardware De Portola USD detecteert prestandaard Cisco PD's, terwijl de Titanium-controller IEEE-compatibele PD's detecteert
• Wanneer de Portola USD een PD detecteert, meldt deze de PoE Daemon via een SSE-oproep (Server-Sent Events). De USD stelt de detectie in continue modus in en verzendt een specifieke 

  Fast Link Pulse (FLP) om te controleren of dezelfde FLP wordt geretourneerd. Als dezelfde FLP wordt geretourneerd, genereert het een DPMSTAT-wijzigingsonderbreking terug naar de USD om de detectie van de PD te melden. De fysieke laag (PHY) blijft vervolgens automatisch onderhandelen om de link naar boven te brengen

• Als een Powered Device (PD) niet wordt gedetecteerd, probeert het systeem via automatische onderhandeling een koppeling tot stand te brengen. Als er geen PD is aangesloten en de koppeling verschijnt, wordt een verbindingsonderbreking gegenereerd, meestal als de andere kant een gewone netwerkinterfacekaart (NIC) is
• Als de Power over Ethernet (PoE)-daemon een koppelingsgebeurtenis ontvangt voordat een detectiegebeurtenis van PoEUSD plaatsvindt, stopt deze beide typen detectie door SSE-oproepen naar de USD's te doen
• Als de PoE-daemon een detectiegebeurtenis ontvangt van de PoE USD, gaat hij ervan uit dat de PD IEEE-compatibel is en gebruikt hij de klasseninformatie om te beslissen over het aandrijven van de PD. Het stopt ook Cisco PD-detectie
• Als de PoE-daemon een detectiegebeurtenis van de USD ontvangt, stopt deze de detectie door de PoE-controller. De PoE-daemon controleert of er stroom beschikbaar is en waarschuwt de PoE USD daarom direct om de poort in te schakelen
• Het loskoppelen van beide typen PD's wordt gedaan door de PoE-controller op basis van de stroom die door de poort wordt getrokken. Bij een PD-disconnect worden beide vormen van detectie opnieuw gestart

Configuratie:

POE-configuratie met APIC GUI.

Zo configureert u:

Stap 1. Log in op de Cisco APIC GUI.

Stap 2. Navigeer in de menubalk naar Fabric --> Access Policies -->Policy -->InterfacePOE

VLAN, EPG, Max energiegerelateerde configuratie kan op deze pagina worden gedefinieerd

Stap 3. Navigeer in de menubalk naar Toegangsbeleid-->Interface-->Beleidsgroep-->Bladtoegangspoort

we configureren Interface Policy Group (IPG), waarbij we het POE-interfacebeleid koppelen dat we in eerdere stappen hebben gemaakt.

Stap 4.Navigeer in de menubalk naar Toegangsbeleid-->Beleid-->Switch-->POE-node

Hier moeten we het POE-knooppuntenbeleid definiëren

Verifiëren en problemen oplossen:

Power-over-Ethernet-poorttoestanden

Als u Power over Ethernet (PoE) hebt ingeschakeld op een switch-poort, ziet u een van de onderstaande PoE-toestanden op die poort

• Aan: PoE is ingeschakeld op de poort en het geleverde vermogen komt van de voeding. Het geleverde vermogen wordt vervolgens geleverd aan het PoE-aangedreven apparaat (PD)
• Pwr-deny: PoE is ingeschakeld op de poort, maar de stroom kan niet worden geleverd vanwege beperkingen in de gebruikersconfiguratie of onvoldoende stroomcapaciteit van de Power Sourcing Equipment (PSE)
• Fout: de poort heeft een foutconditie ervaren. Een defecte PoE-poortstatus kan op zichzelf worden opgelost, of de gebruiker moet ingrijpen om het probleem te verhelpen. In het geval van herstelbare fouten kan de PoE-daemon op de switch stroom herstellen en opnieuw toepassen op basis van de configuratie, de apparaatklasse en de geïnstalleerde stroomcapaciteit. Als u te maken krijgt met herstelbare fouten, kunt u proberen de beheerdersstatus van de poort te wijzigen, de PoE-gerelateerde interfaceconfiguratie te wijzigen of de PD in te voegen en te verwijderen om de poort uit de foutstatus te halen

    In het geval van niet-herstelbare fouten schakelt de PoE-daemon op de switch de stroom naar de poort uit

• Uit: PoE is uitgeschakeld op de poort en de poort functioneert als een typische gegevenspoort

Deze toestanden kunnen worden geverifieerd in inline power en details worden vermeld in verificatie.

POE-verificatie via CLI

We gebruiken Cisco CP-8841 voor de verificatie en probleemoplossing die is aangesloten op poort Eth 1/7 op blad

Blad: 

Interfacestatus op blad bevestigen:

1) Leaf# show interface ethernet 1/7 status

------------------------------------------------------------------------------------------------

 Port           Name                Status     Vlan       Duplex   Speed    Type               

------------------------------------------------------------------------------------------------

 Eth1/7         --                  connected  trunk      full     1G       1g     

Om de staat van de beschikbare of geleverde POE en watt te bevestigen, controleren we het vermogen:

2) Leaf#show power inline

Module Available  Used    Remaining

       (Watts)   (Watts)   (Watts)

------ ---------  ------  ---------

1      305.0      7.4     297.6    




Interface   Admin  Oper        Supplied  Delivered Device               IEEE  Max 

                               (Watts)   (Watts)                        Class     

---------   -----  ----        --------  --------- ------               ----- --- 

Eth1/7      auto   on          7.4       6.5       Cisco IP Phone 8841  2     30.0    




If we need to check power inline for specific interface we mention the interface:




Leaf# show power inline ethernet 1/7




Interface   Admin  Oper     Supplied  Delivered Device               IEEE  Max 

                            (Watts)   (Watts)                        Class     

---------   -----  ----     --------  --------- ------               ----- --- 

Eth1/7      auto   on       7.4       6.5       Cisco IP Phone 8841  2     30.0


Interface   AdminPowerMax  AdminConsumption

            (Watts)        (Watts)         

---------   -------------  ----------------

Eth1/7      30.0           3.9             

Om de staat en interne PoE-details te controleren:

3 ) Leaf# show system internal poe info ethernet 1/7

Interface name        :   Eth1/7

Interface mode        :   auto

Interface Priority    :   low

PD description        :   Cisco IP Phone 8841

Policer action        :   error disable

Max power             :   30.0

Default power         :   4.0

PS supplied power     :   7.4

PD Base power         :   7.0

Port delivered power  :   6.5

Port consumption pwr  :   3.9

Max drawn power       :   5.1

Policer measured pwr  :   0.0

PD Class              :   IEEE 2

PD Discovery mode     :   IEEE

PD Detection status   :   Delivering    <<<<<

Num violations        :   0

Om het gedetailleerde verbruik te controleren:

4) Leaf# show power inline consumption

Interface            Consumption  Admin              

                     Configured   Consumption (Watts)

----------           -----------  -------------------

Eth1/1               NO           15.4               

Eth1/2               NO           15.4               

Eth1/3               NO           15.4               

Eth1/4               NO           15.4               

Eth1/5               NO           15.4               

Eth1/6               NO           15.4               

Eth1/7               YES          4.0                    <<<<<

Eth1/8               NO           15.4            

Om specifieke interface-gerelateerde PoE-gebeurtenisgeschiedenislogboeken te controleren

5) Leaf# vsh -c "show system internal poe event-history interface ethernet 1/7"

FSM: <Ethernet1/7> has 4 logged transitions<<<<<

1.FSM:<Ethernet1/7> Transition at 2024-04-19T12:15:46.549+00:00T12:48:38.767242000+00:00

Previous state: [PORT_ST_POE_SHUT]

Triggered event: [POE_PORT_EV_START_DETECTION]

Next state: [PORT_ST_POE_DETECTING]  <-- Initial Status

2.FSM:<Ethernet1/7> Transition at 2024-04-19T12:15:46.549+00:00T12:50:03.337279000+00:00

Previous state: [PORT_ST_POE_DETECTING]

Triggered event: [POE_PORT_EV_START_DETECTION]

Next state: [No transition found]


3.FSM:<Ethernet1/7> Transition at 2024-04-19T12:16:53.135561000+00:00

Previous state: [PORT_ST_POE_DETECTING]

Triggered event: [POE_PORT_EV_LINK_UP]

Next state: [PORT_ST_POE_SHUT]


4.FSM:<Ethernet1/7> Transition at 2024-04-19T12:16:53.034089000+00:00

Previous state: [PORT_ST_POE_SHUT]

Triggered event: [POE_PORT_EV_LINK_DOWN]       <--Eth1/7 goes down, no further changes on the poe status

Next state: [FSM_ST_NO_CHANGE]

Curr state: [PORT_ST_POE_DETECTING]  <--Last poe State seen in the Port

Verificatie met behulp van MO

1) Leaf# moquery -c poeInst

Total Objects shown: 1

# poe.Inst

adminSt      : enabled

childAction  :

consumption  : 4000

ctrl         :

dn           : sys/poe/inst

lcOwn        : local

modTs        : 2024-04-19T12:11:46.549+00:00

monPolDn     : uni/infra/moninfra-default

name         :

operErr      :

pwrCtrl      :

rn           : inst

status       :

totalAvail   : 305000

totalFree    : 297565

2) Leaf# moquery -c poeIf

Total Objects shown: 1

# poe.If

id                       : eth1/7

absentCounter            : 1

adminSt                  : enabled

childAction              :

consumption              : 4000

cutoffPower              : 7955

deliveredPower           : 6543

descr                    :

devClass                 : IEEE PD - Class 2

devName                  : Cisco IP Phone 8841

dn                       : sys/poe/inst/if-[eth1/7]

faultStatus              : on

invalidSignatureCounter  : 0

lcOwn                    : local

max                      : 30000

modTs                    : 2024-04-19T12:09:04.695+00:00

mode                     : auto

monPolDn                 : uni/infra/moninfra-default

name                     : Hub_POE

operSt                   : on

overloadCounter          : 0

poeEpg                   : uni/tn-HUB/ap-Hub_Anp/epg-Hub_EPG1

poeVoiceVlan             : vlan-150

policeAct                : err-dis

policeSt                 : na

policingPower            : 7000

portConsumption          : 0

portPriority             : 0

powerDeniedCounter       : 2

prioHigh                 : no

rn                       : if-[eth1/7]

shortCounter             : 0

status                   :

suppliedPower            : 7435

used                     : 7435

3) Leaf# moquery -c poemodule

Total Objects shown: 1

# poe.Module

mac          : 30:30:3A:30:30:3A

vlan         : vlan-150

childAction  :

dn           : sys/poe/inst/if-[eth1/7]/mac-30:30:3A:30:30:3A-[vlan-150]

epg          : uni/tn-HUB/ap-Hub_Anp/epg-Hub_EPG1

id           : eth1/7

modTs        : never

rn           : mac-30:30:3A:30:30:3A-[vlan-150]

status       :

vlanType     : access

4) Leaf# moquery -c poeModuleVDAEp

Total Objects shown: 1

# poe.VDAEp

mac          : 30:30:3A:30:30:3A

vlan         : vlan-150

epg          : uni/tn-HUB/ap-Hub_Anp/epg-Hub_EPG1

childAction  :

dn           : sys/poe/inst/if-[eth1/7]/vdaep-30:30:3A:30:30:3A-[vlan-150]-[uni/tn-HUB/ap-Hub_Anp/epg-Hub_EPG1]

id           : unspecified

lcOwn        : local

modTs        : 2024-04-19T12:09:05.478+00:00

monPolDn     : uni/infra/moninfra-default

rn           : vdaep-30:30:3A:30:30:3A-[vlan-150]-[uni/tn-HUB/ap-Hub_Anp/epg-Hub_EPG1]

status       :

vlanType     : access

Algemene richtlijnen voor troubleshooting

Omgevingsomstandigheden en symptomen verifiëren

• Wordt het apparaat met voeding (PD) in kwestie helemaal niet opgestart of wordt het kort opgestart en vervolgens uitgeschakeld?
• Begon het probleem tijdens de eerste installatie of begon het een periode waarin het apparaat normaal werkte?
• Als het probleem is begonnen nadat het apparaat normaal werkte, wat is er dan veranderd? Was er sprake van hardware- of softwarewijzigingen? Veranderingen in de omgeving (temperatuur, luchtvochtigheid, luchtstroom, enzovoort)? Enige elektrische veranderingen (onderhoud, storing, interferentie, enzovoort)?
• Is er iets gebeurd in het lokale netwerk toen het probleem zich voordeed? Gebruik het APIC-dashboard om de fouten en gebeurtenissen te bekijken. Zo ja, kan dit verband houden met een ander probleem dat specifiek is voor dat lokale netwerk?
• Gebeurt het probleem op een bepaald moment van de dag of nacht? Zo ja, zijn er bekende omgevings-/elektrische veranderingen op die specifieke tijd/dag?
• Is er een netwerkgebeurtenis tegelijkertijd opgemerkt? Een verkeersstroom, storm, lus, verhoogde netwerkcongestie, hoger dan normaal gebruik van bronnen (CPU, interfaces, enzovoort) kan leiden tot tijdelijk verlies van connectiviteit tussen PD en een ander netwerkelement, waardoor de PD opnieuw kan worden opgestart.

Bijzonderheden van het gevoede apparaat en de switch verifiëren

• Is er voldoende inline stroom beschikbaar via de voeding op de betreffende switch?
• Bieden niet alle poorten van de switch PoE of slechts enkele?
• Hoe zit het met poorten op verschillende PoE-controllers op dezelfde switch?
• Bieden alleen nieuw aangesloten poorten geen PoE en werken reeds aangesloten poorten OK op dezelfde switch? 
• Als een van de reeds verbonden poorten (PoE-status OK) op dezelfde switch wordt gebounced (shut/no shut), wordt de PoE-functionaliteit dan onderbroken of werkt deze nog steeds goed?
• Is de gegevensconnectiviteit aangetast of is het alleen de PoE-functionaliteit?
• Is het probleem beperkt tot één type / model van PD?

Nadat de algemene probleemoplossing is voltooid, gaat u verder met de onderstaande stappen:

Stap 1. Controleer of het apparaat met voeding op andere poorten werkt en of het probleem zich slechts op één poort bevindt

Stap 2. Gebruik de opdracht Interfacestatus weergeven om te controleren of de poort niet buiten gebruik is of de status "Err-disabled" heeft

Stap 3. Gebruik de opdracht Inline-interface-id weergeven om te controleren of de inline-voeding "nooit" niet is geconfigureerd op de poort.

Stap 4. Controleer de Ethernet-kabel van de telefoon naar de switchpoort. Sluit een bekend goed niet-PoE Ethernet-apparaat aan op de Ethernet-kabel en zorg ervoor dat deze een koppeling tot stand brengt en verkeer uitwisselt met een andere host

Stap 5. Zorg ervoor dat de totale kabellengte van het voorpaneel van de switch tot het aangesloten apparaat (het apparaat met voeding) niet meer dan 100 meter bedraagt

Stap 6. Koppel de Ethernet-kabel los van de switch. Gebruik een korte Ethernet-kabel om een bekend goed Ethernet-apparaat aan te sluiten op deze switch-poort (niet op een patchpaneel). Controleer of het apparaat een Ethernet-verbinding tot stand brengt en verkeer uitwisselt met een andere host. Sluit vervolgens een apparaat met voeding aan op deze poort en controleer of het is ingeschakeld. Als het apparaat niet wordt ingeschakeld

Stap 7. Gebruik de inline energieweergave en de gedetailleerde opdrachten voor de energieweergave om het aantal aangesloten apparaten te vergelijken met het stroombudget van de switch (beschikbare PoE). Controleer of het energiebudget van de switch het apparaat van stroom voorziet

Logboeklocatie

Wanneer algemene stappen voor probleemoplossing niet helpen, moeten we het probleem isoleren van ACI-logboeken met behulp van de volgende stappen:

poed_usd.log: Dit logbestand is integraal voor het bewaken van interacties tussen apparaten, met name PD. Het registreert voornamelijk de initiële hardwarelaag, bekend als USD, die verantwoordelijk is voor de interface met PD-apparaten. Bij het oplossen van poortspecifieke problemen of het controleren van de eerste interactie met een voedingsapparaat, verwijzen we naar dit logboek. Door vermeldingen in het bestand "poed_usd.log" te onderzoeken, kunnen we bevestigen of de verwachte interactie op het eerste niveau tussen de hardwarelaag en het PD-apparaat plaatsvindt.

poed.log: Dit logbestand bevat logs die zijn gegenereerd door de Power over Ethernet-daemon (PoE), die een cruciale rol speelt in de interactie tussen verschillende processen binnen de ACI-omgeving. Deze daemon vergemakkelijkt de communicatie met essentiële processen zoals CDP, LLDP en APIC. Daarom, wanneer het nodig is om de naadloze interactie tussen de PoE-daemon en andere processen te controleren, verwijzen we naar deze logs.

De logs zijn te vinden op de locatie "/var/log/dme/log" van het blad.