Современые 4G-модемы идут с прошивками т.н. "hilink", то есть в системе определяются как сетевая карта, с роутером на другом конце (в модеме).
И NAT в любом случае будет на этом самом модемном роутере, ни в одной из 3-4 опробованных моделей модемов описываемого вами функционала пропуска полученного от провайдера IP не было.
Максимум есть только "DMZ" на выбранный RFC1918-адрес, по сути тот же NAT, но 1:1.
А под "3G/4G роутерами" очень часто понимают устройства с USB-портом, в который нужно воткнуть один из таких модемов. И соотв-но профита не выйдет.
Либо вы имели ввиду именно честные 4G роутеры где симка вставляется в сам роутер. С такими не работал.
Ещё вариант - перешить модем в "stick" прошивку, тогда он по-старинке будет видеться как куча ком-портов, и на одном из них можно поднять PPP-сессию, и вот в ней да, получить напрямую IP.
Но вроде бы такой режим работы очень сильно режет скорость относительно того на что способен LTE.
Пока остановился, на последнем варианте (заказываю LTE\RS-232).
Варианты с IP-passtrough стоят сильно дороже, но выглядят сильно прощее (менее рискованно технически)
