Сложная топология сети АТМ требует использования протоколов маршрутизации. При этом нет необходимости маршрутизировать данные пользователя - достаточно выполнить маршрутизацию запросов на установление виртуальных соединений.
Известно множество методов маршрутизации, которые подробно описаны в литературе. Для сетей АТМ Форум АТМ в 1996 году принял первую редакцию протокола PNNI. В сети, поддерживающей протокол PNNI, маршрутизация запросов выполняется на основе первых 19 байт адреса АТМ (всего в адресе 20 байт). Каждый коммутатор в сети имеет уникальный 22 байтовый идентификатор. Отдаленные узлы (коммутаторы) группируются и каждая группа идентифицируется 14 байтовым идентификатором группы. Все узлы в одной группе имеют один и тот же идентификатор группы. Этот идентификатор формируется по адресам АТМ коммутаторов. При назначении адресов стараются сделать так, чтобы место положения любого узла можно было однозначно определить по адресу. В сложных иерархических сетях в состав адреса закладывается информация об уровне иерархии протокола PNNI.
Для получения информации о текущем состоянии соседних коммутаторов происходит постоянный обмен специальными сообщениями (протокол PNNI - Hello), которые проходят через каналы. Успешная передача этих сообщений указывает на возможность использования этих каналов.
Информация о маршрутной топологии сети для PNNI включает сведения об узлах, каналах связи, доступных адресах, параметрах скорости передачи данных, задержки и т.д. Т.о. каждый узел сета может хранить запись, описывающую «видимую» им часть сети. В терминологии PNNI эти записи называются элементами состояния топологии (PNNI Topology State Element, PTSE). Если узел, кроме своего PTSE, имеет PTSE всех узлов своей группы, он может вычислить маршрут для любого адреса группы. Соединение может быть осуществлено только по тому адресу, который указан в PTSE на одном из доступных коммутаторов. Размер группы ограничен объемом памяти и мощностью процессоров коммутаторов. Каждый адрес, канал связи, узел сети повышают объем информации о топологии группы и требуют дополнительных ресурсов коммутатора. Поэтому для улучшения масштабируемости протокол PNNI поддерживает иерархическое построение сети, что позволяет обслуживать практически неограниченное число каналов связи и узлов, не требуя при этом больших ресурсов коммутаторов.