O modem está operando no modo bridge. Quando você está conectado ao modem diretamente com o laptop, é o endereço MAC do laptop que eles vêem, e esse é o endereço MAC ao qual eles atribuem estaticamente o endereço.
Quando você conecta o roteador, eles vêem um endereço MAC diferente e atribuem um endereço dinâmico a ele, pois não é o que eles configuraram.
Tudo o que você precisa fazer é dizer que tem um novo dispositivo conectado ao modem e que ele atualize o endereço MAC (faça isso enquanto o roteador estiver conectado).