随着全球高速铁路建设热潮的到来,GSM-R网络用户数目不断增多,业务需求的不断增长,网络的可靠性和业务的多样性面临着更高的要求。同时考虑到未来综合交通系统的发展,建立一个统一的、支持多种接入网的核心网显得尤为必要。IMS系统作为下一代通信网络解决方案中的重要组成部分,其在铁路通信领域中的应用将成为GSM-R核心网络演进的重要一步。IMS系统的部署将使铁路移动通信系统能够更好的适应高速铁路和客运专线建设和发展的需要,对铁路运输的发展具有深远的意义。本文所做的工作主要分以下三个方面：第一,研究了IMS的背景知识,包括IMS的基本架构、功能实体、IMS的关键协议、部署IMS面临的困难以及IMS特有的呈现业务及其特点。第二,分析了未来铁路移动通信系统的需求,包括对新业务的引入、可能的网络融合以及QoS的保证。在此基础之上,提出了核心网的演进方案,包括IMS域的引入及电路域MSC Pool的演进思路。在现有技术条件下对IMS域所承担的功能进行了定位,提出了建设原则。对电路域MSC Pool的建设方案进行了分析并提出了具体的演进思路。第三,在引入IMS域的基础上,提出了一种基于呈现技术的增强型语音组呼方案,使组呼成员可以方便的查看组呼参与者的身份与状态,并设计了信令流程。综上,本文在对IP多媒体子系统(IMS)部署方案研究的基础上,结合GSM-R铁路通信的特点,讨论了未来铁路通信系统的需求及IMS部署的原则,并在此基础上提出了一种基于IMS呈现业务的增强型语音组呼解决方案。同时从网络结构和承载两方面讨论了在电路域引入MSC Pool技术的可行性并提出了解决方案,为今后GSM-R系统的演进提供了理论依据和工程借鉴。