Não tenho certeza se isso seria mais adequado para superuser.com (ou seja, configuração inicial)?
Enfim: o que exactlty não está funcionando? Como você sabe que a TV não pode se conectar à Internet porque não pode "encontrar" o gateway padrão e não por causa de outra coisa ?
A partir de sua descrição, acho que seria perfeitamente possível que o problema não seja relacionado à camada 2.
Você diz
One thing I've noticed is that the source MAC for the ARP requests coming from the TV is the MAC of the Portable wireless router (that is cd:89:00), not the TV itself
e
I've also tried to connect my desktop trough this Portable wireless router the same way I'm trying to connect the TV and it works fine, I can set the DSL Modem's IP as the default gateway on the desktop's NIC and connect to the Internet.
Agora, como é isso se você conectar seu PC? Você também vê o MAC do roteador sem fio? Isso diria se está tudo bem ou não (acho que pode estar tudo bem).