Poderia ser apenas um roteador mal projetado cuja CPU é fraca. Os projetos modernos de rádio Wi-Fi fazem muito trabalho no driver da CPU host para economizar dinheiro e complexidade no chipset Wi-Fi. Se a CPU do seu roteador não for rápida o suficiente para fazer NAT e Wi-Fi à velocidade máxima ao mesmo tempo, isso pode explicar o que você mediu. É muito comum os roteadores baratos terem CPUs com baixo consumo de energia. Esse é um dos cantos que eles cortam para torná-los baratos.
Eu sei do meu próprio teste que tanto o novo AirPort Extreme da Apple 2013 quanto o Time Capsule com 802.11ac, e o roteador 802.11ac RT-AC66U da Asus, têm toda a CPU necessária para fazer NAT e 802.11ac ao mesmo tempo com boa taxa de transferência.