Respostas:
Muito mesmo. Fiz isso no trabalho, usando VLAN baseada em tags (802.1Q, se bem me lembro) para separar o hardware de rede e os clientes sem fio.
O gateway tinha uma única conexão física com o comutador principal, mas operava nas duas VLANs, o que era refletido na configuração do comutador principal dessa porta. O gateway pode, portanto, atuar como um roteador entre as duas VLANs para fins de manutenção.
Como fazer isso depende muito do seu hardware, mas retorne à sua pergunta original:
Sim é possivel
Sim, é possível (a configuração exata depende do hardware), essa configuração é geralmente chamada de 'roteador no stick' (consulte: http://en.wikipedia.org/wiki/One-armed_router )