在ACI中配置乙太網供電並對其進行故障排除

簡介

本檔案介紹POE，並介紹ACI中PoE的驗證和故障排除。 

什麼是乙太網供電(POE)

乙太網供電技術通過乙太網電纜傳輸電力和網路資料。藉助PoE，交換機的每個乙太網介面都可以為網際網路協定語音(VoIP)電話、網際網路協定監視器（IP監視器）或安全監視器以及無線接入點(AP)等裝置供電。 PoE裝置（例如提供電源的交換機）稱為電源裝置(PSE)。 提供的電源採用直流(DC)形式。諸如IP電話或正在供電的接入點等裝置稱為已供電裝置(PD)。

目前，支援PoE的架頂式交換機(TOR)包括N9K-C9358GY-FXP、N9K-C9348GC-FXP和N9K-C93108TC-FX3P。POE支援不同的功率級別，如802.3af/at，最大功率可達30W。

PoE的工作原理

乙太網供電(PoE)是通過標準乙太網電纜（通常是Cat5e或Cat6）傳輸電能和資料訊號來運行的。PoE功能的核心是電源裝置(PSE)，它可以是支援PoE的網路交換機或饋電器。當與Poe相容的電源裝置(PD)（例如無線接入點或IP監視器）連線到網路時，PSE檢測其存在。該檢測觸發PSE和PD之間的協商過程，在協商過程中，PSE和PD進行通訊以確定功率要求和能力。然後，PSE通過將低壓DC電流注入乙太網電纜來向PD供電。此電源通過乙太網電纜中未使用的線對傳輸，通常是8線電纜中的引腳4/5和7/8，而資料訊號通過其他線對傳輸。該PD接收該功率並利用該功率運行，而不需要單獨的電源。PoE標準(例如IEEE 802.3af、802.3at(PoE+)和802.3bt(PoE++))指定可通過乙太網電纜提供的最大功率電平，而較新的標準支援對電力需求較大的裝置提出更高的功率要求。

負責PoE操作的不同軟體模組

• PoE守護程式(SUP):位於交換器的Supervisior(SUP)端的守護程式是PoE作業的核心
• PoE美元(LC):位於線卡(LC)站點的裝置驅動程式(USD)更靠近硬體層或PoE控制器。它充當守護程式和控制器之間的管道，隨著我們向前發展，它負責所有控制器或硬體級別的操作
• 適用於電源交涉的連結層探索通訊協定(LLDP)和思科探索通訊協定(CDP):為了協商和調整功率，我們使用LLDP和CDP。為裝置啟用電源後，如果裝置具有支援LLDP和CDP擴展電源TLV(型別 — 長度值)的功能，則可以使用這些協定進行電源協商調整。我們還對支援PoE節點策略和介面策略的策略元素進行了更改，以啟用此功能
• 應用策略基礎設施控制器(APIC)GUI/CLI，與具象狀態傳輸應用程式設計介面(REST API)整合以進行配置

乙太網路供電(PoE)的系統流程

• 為了簡化流程並減少交換機上的負載，典型的系統流程涉及守護進程通過USD與PoE硬體通訊
• 託管對象(MO)處理通過APIC完成，並且存在與LLDP和CDP的互動
• 最後，PoE端點是LLDP和CDP之間交換資訊的位置

PoE — 供電裝置(PD)檢測

• PoE守護程式通過啟用對Tiatal PoE控制器硬體和Portola USD PoE控制器硬體的檢測來觸發啟用PoE的埠上的PD檢測Portola USD檢測預標準的Cisco PD，而Tiatal控制器檢測符合IEEE的PD
• 當Portola USD檢測到PD時，它會通過伺服器傳送事件(SSE)呼叫通知PoE守護進程。USD將檢測設定為連續模式並傳送特定的 

  快速連結脈衝(FLP)，檢查是否傳回相同FLP。如果返回相同的FLP，則它生成一個返回到USD的DPMSTAT更改中斷以通知對PD的檢測。實體層(PHY)會繼續執行自動交涉來開啟連結

• 如果未檢測到受電裝置(PD)，系統將嘗試通過自動協商建立鏈路。如果沒有PD連線並且鏈路啟動，則生成一個連線中斷，通常如果另一端是常規網路介面卡(NIC)
• 如果乙太網供電(PoE)守護進程在從PoEUSD收到任何檢測事件之前收到連線事件，它會通過向USD發出SSE呼叫來停止這兩種型別的檢測
• 如果PoE守護進程從PoE USD收到檢測事件，則它假定PD符合IEEE標準，並使用類資訊來決定為PD供電。它還停止思科PD檢測
• 如果PoE守護進程收到來自USD的檢測事件，它將停止PoE控制器的檢測。PoE守護程式檢查電源是否可用，並相應地直接通知PoE USD啟用埠電源
• 任一種PD的斷開由PoE控制器根據埠的電流來完成。在PD斷開連線時，兩種檢測形式都會再次啟動

組態:

使用APIC GUI配置POE。

要配置，請執行以下操作：

步驟1.登入Cisco APIC GUI。

步驟2.在選單欄上，導覽至Fabric —> Access Policies—>Policy—>InterfacePOE

VLAN、EPG、最大功率相關配置可以在本頁定義

步驟3.在選單欄上，導航至Access Policies—>Interface—>Policy Group—>Leaf Access Port

我們配置介面策略組(IPG)，在此組下關聯我們在前面步驟中建立的POE介面策略。

步驟4.在選單欄上，導航至Access Policies—>Policies—>Switch—>POE Node

在此，我們必須定義POE節點策略

驗證和疑難排解：

乙太網供電埠狀態

如果已在交換機埠上啟用乙太網供電(PoE)，則可以看到該埠下的一個PoE狀態

• 開啟：埠上啟用PoE，提供的電源來自電源。接著將所輸送的電力提供給PoE供電裝置(PD)
• Pwr-deny:埠上啟用了PoE，但由於使用者配置限制或電源裝置(PSE)的電源容量不足，無法提供電源
• Faulty：埠遇到故障情況。有故障的PoE埠狀態可以自行解決，或者需要使用者干預來糾正問題。如果發生可恢復的錯誤，交換機上的PoE守護程式可以根據配置、裝置類別和已安裝的功率容量來恢復和重新應用功率。如果遇到可恢復的錯誤，可以嘗試更改埠的管理狀態、更改與PoE相關的介面配置，或者插入並刪除PD(OIR)以使埠脫離錯誤狀態

    如果出現不可恢復的錯誤，交換機上的PoE守護程式將關閉埠的電源

• 關閉：埠上禁用PoE，並且埠用作典型資料埠

這些狀態可以在內嵌電源中驗證，驗證中會提及詳細資訊。

通過CLI進行POE驗證

我們使用Cisco CP-8841進行驗證和故障排除，該埠是枝葉上的Eth 1/7

分葉: 

確認枝葉上的介面狀態：

1) Leaf# show interface ethernet 1/7 status

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

 Port           Name                Status     Vlan       Duplex   Speed    Type               

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

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

要確認POE和瓦特可用或已提供的狀態，我們檢查內聯電源：

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             

要檢查狀態和內部PoE詳細資訊，請執行以下操作：

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

要檢查詳細衝減，請執行以下操作：

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            

檢查特定介面相關的PoE事件歷史記錄日誌

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

使用MO驗證

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

一般疑難排解指南

確認環境條件和症狀

• 有問題的用電裝置 (PD) 是否完全未通電，或是否短暫通電接著斷電？
• 問題是在初始安裝期間開始的，還是在裝置正常運作一段時間後才開始？
• 如果問題是在用電裝置正常運作後開始的，發生什麼變化？是否有任何硬體或軟體發生變化？是否有任何環境變化（溫度、濕度、氣流等）？是否有任何電氣變化（維護、斷電、干擾等）？
• 問題發生時，區域網路是否發生任何問題？使用APIC控制面板檢視故障和事件。如果是，它是否與該本地網路的特定問題有關？
• 問題是否在白天或晚上的特定時間發生？若如此，在該特定時間/日期是否發生任何已知的環境/電氣變化？
• 同時間內是否發現任何網路事件？流量泛洪、風暴、迴圈、網路壅塞度增加、高於正常的資源使用率（CPU、介面等），都可能導致 PD 和其他網路元素間的連線暫時中斷，且可能導致 PD 重新啟動。

確認用電裝置和交換器的具體資料

• 相應交換機上的電源是否有足夠的線內電源？
• 交換機的所有埠是否不提供PoE，還是僅提供少量？
• 同一交換機上不同PoE控制器上的埠如何？
• 是否只有新連線的埠不提供PoE，並且已連線的埠在同一交換機上工作正常？ 
• 如果同一台交換器上其中一個已連線的連線埠（PoE狀態正常）被退回(shut/no shut),PoE功能會中斷還是繼續正常工作？
• 資料連線是否受影響，或是否僅 PoE 功能受影響？
• 該問題是否僅限於一個類型/機型的 PD？

完成一般故障排除後，請繼續執行以下步驟：

步驟1.驗證通電裝置是否在其他埠上正常工作，並且問題僅出現在一個埠上

步驟2.使用show interface status命令驗證連線埠是否服務不足或處於「Err-disabled」狀態

步驟3.使用show power inline interface-id命令驗證埠上未配置電源內聯「never」。

步驟4.驗證從電話到交換機埠的乙太網電纜是否良好。將已知良好的非PoE乙太網裝置連線到乙太網電纜，並確保它建立鏈路並與另一台主機交換流量

步驟5.確保從交換機前面板到所連線裝置（供電裝置）的總電纜長度不超過100米

步驟6.從交換機埠斷開乙太網電纜。使用短乙太網電纜將已知良好的乙太網裝置連線到此交換機埠（不在配線面板上）。 檢驗裝置是否建立了乙太網鏈路並與另一台主機交換流量。接下來，將已通電的裝置連線到此埠，並驗證其是否通電。如果它不能通電

步驟7.使用show power inline和show power inline detail命令將已連線供電裝置的數量與交換機電源預算（可用PoE）進行比較。 驗證交換機電源預算能否為裝置供電

日誌和日誌位置

當常規故障排除步驟不起作用時，我們必須使用後續步驟從ACI日誌中隔離問題：

poed_usd.log:  此日誌檔案對於監控裝置之間的互動（尤其是PD）是必不可少的。它主要記錄初始硬體層（稱為USD），負責與PD裝置進行介面。當排除埠特定問題或驗證與電源裝置的初始互動時，請參閱此日誌。通過仔細檢查「poed_usd.log」檔案中的條目，我們可以確認硬體層和PD裝置之間是否正在進行預期的一級互動。

poed.log：此日誌檔案包含由乙太網供電(PoE)守護進程生成的日誌，該守護進程在ACI環境中各種進程之間的互動中發揮著關鍵作用。此守護進程可促進與CDP、LLDP和APIC等基本進程的通訊。因此，當需要檢查PoE守護進程和其他進程之間的無縫互動時，請參考這些日誌。

可以在枝葉的位置「/var/log/dme/log」中找到日誌。