Clientes AP só podem conectar clientes. Isso se deve a uma antiga falha nos protocolos WiFi em que um AP só fala com seus clientes sem fio, não em máquinas desconhecidas. Você tem uma variedade de escolhas com uma variedade de limitações.
Se o seu dispositivo D-Link pode rodar Tomato, DD-WRT ou OpenWRT, sua melhor escolha é provavelmente uma configuração de "ponte cliente". Com essa configuração, o AP registra como um cliente, mas também representa seus clientes para o ponto de acesso remoto, portanto, todos eles parecem ter o mesmo endereço de hardware. É como a versão Ethernet do NAT.
Outra possibilidade é configurar o WDS entre o roteador da Thomson e o AP da D-Link, se ambos o suportarem. O WDS permite que cada ponto de acesso reconheça os clientes do outro como participantes legítimos da rede sem fio.
Infelizmente, o Wi-Fi é apenas o suficiente para fazer com que você pense que deveria funcionar como Ethernet. Não, e você não pode facilmente misturar links com e sem fio como esse. É uma grande dor para as pessoas que tentam construir redes mais complexas do que o habitual.
Muitas coisas vão magicamente "simplesmente funcionar" se você usar um firmware alternativo. Grandes fabricantes têm que fazer um monte de coisas objetivamente estúpidas só porque as especificações oficiais do WiFi dizem isso. (Por exemplo, habilitar o WDS normalmente desabilita o 802.11n mesmo que eles funcionem perfeitamente bem juntos.) O firmware alternativo é livre para fazer o que faz sentido, não o que as regras dizem.