Какие могут быть простые, недорогие, проверенные практикой решения для организации WiFi на расстояние порядка 5-6 км?

Да абсолютно любой. С направленной антенной. При +24dB антенне и двадцать с гаком будет даже на 10mW карточке. Только без прямой видимости забудьте и думать.

Прямая видимость есть, мачта поднята на высоту до 20 метров.

То есть, на таком расстоянии всякие Ubiquiti PowerStation5 и тому подобное было бы излишним - и достаточно использовать, например, DWL-2100AP?

Про антенну, которой нет у этого D-Link и есть у первого - забыли? Вот именно она денег и стоит. Остальное детали.

Ну да, есть такая антенна на 27 дб
http://yotaspb.com/product_info.php?products_id=14

Чисто теоретически, какого расстояния можно достигнуть с данной антенной, используя обычную точку доступа?

Разумеется, при открытой первой зоне Френеля.

Теоретически - смотрите чувствительности и выходные мощности. Антенну Вы выбрали. Еще затухание в кабеле. Дальше, конечно все очень сильно завитсит от уровня помех . Практически, более десяти лет работают старинные, правда 2Mbit и добротные, 10mW карточки на подобные 24dB антенны. Один комплект в прямой видимости порядка 20Km. Второй из-за угла дома с перекрытием луча и через стоящие в створе на рассотоянии 1,5Km три девятиэтажных дома пробивает с большим запасом по чувствительности 3,2Km. Второй даже и не ориентировался точно - как выкинул за окно примерно в ту сторону, так и висит.

Спасибо! =)
Будем пробовать...