NB-IoT在LTE系统的基础上对数据链路层进行了大量简化，但整体上还是保持了原有的框架。数据链路层是二层协议，包含了3个子层：MAC子层、RLC子层和PDCP子层。
以网络侧为例，数据链路层是下行架构。
以UE侧为例，数据链路层是上行架构。
物理层为MAC子层提供传输信道的服务。MAC子层为RLC子层提供逻辑信道的服务。PDCP子层为上层提供无线承载服务。MAC子层负责多个逻辑信道到同一传输信道的复用功能。
NB-IoT上行传输信道类型
数据链路层上行传输信道类型分为两种类型，分别是上行共享信道(Uplink Shared Channel,UL-SCH)、随机接入信道(Random Access Channel，RACH)。
NB-IoT的上行物理层信道分为两种类型，各信道的传输特点如下：
NPUSCH，该信道使用波束赋形和自适应调制方式、编码速率和发射功率的调整，支持HARQ传输，采用动态或半静态的资源分配方式。NPUSCH承载在UL-SCH和上行控制信息中。
NPRACH，该信道承载随机接入前导信息，并且具有冲突碰撞的特征。