Sim, você pode usar uma única rede física e a melhor maneira de fazer isso é usar VLANs para criar várias redes lógicas na sua única rede física. Mas como você diz que seu switch não tem suporte a VLAN, recomendo que você investigue GRE. Eu estou supondo que o seu switch não suporta VXLAN, mas se o fizer, provavelmente supera o GRE.